Устройство для измерения электрической мощности и энергии

Авторы патента:

G01R21/133 - с использованием цифровой техники

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при построении автоматизированных систем контроля за электроэнергией в многоканальной сети. Технический результат изобретения - увеличение функциональных возможностей заявляемого устройства. Устройство для измерения электрической мощности и энергии, содержащее блок обработки информации, аналого-цифровой преобразователь, интерфейсный блок, мультиплексоры, входы которых соединены с выходами измерительных преобразователей напряжения и тока соответственно, снабжено блоками обработки информации для каждого мультиплексора, при этом их цифровые входы подключены к выходам аналого-цифровых преобразователей каждого мультиплексора, а цифровые выходы подключены к параллельным регистрам мультиплексора, причем выходы последнего подключены к цифровым входам мультиплексоров, при этом входы-выходы специализированных блоков обработки информации подключены к первым входам-выходам интерфейсных блоков, у которых вторые цифровые входы-выходы соединены вместе и подключены к общему блоку обработки информации. 1 ил.

Изобретение относится к энергоизмерительной технике и может быть использовано при построении автоматизированных систем контроля за электроэнергией в многоканальной сети.

Из аналогов уровня техники известно "Многоканальное устройство для измерения электрической мощности", содержащее блок преобразователей мощности в частоту, блок счетчиков-интеграторов, коммутатор, блок управления и регистр памяти (SU, авторское свидетельство 1213418, G 01 R 21/133, авторы В.В. Бабилюс и другие, заявитель ордена Октябрьской Революции Всесоюзный государственный проектно-изыскательский институт энергетических систем и электрических сетей "Энергосетьпроект", 1984 г.). Недостатком известного устройства являются его меньшие функциональные возможности по сравнению с заявляемым устройством, так как оно не позволяет непрерывно производить измерение электрической мощности одновременно на всех датчиках, подключенных к коммутатору.

Из аналогов уровня техники известно также "Устройство для измерения электрической энергии", содержащее блок обработки информации, аналого-цифровой преобразователь, мультиплексоры, входы которых соединены с выходами измерительных преобразователей напряжения и тока соответственно, причем аналого-цифровой преобразователь подключен к блоку обработки информации (SU, авторское свидетельство 1257542, G 01 R 22/00, авторы А.В. Праховник и другие, заявитель ордена Ленина политехнический институт им. 50-летия Великой Октябрьской социалистической революции, 1985 г.). Недостатком известного устройства являются его меньшие функциональные возможности по сравнению с заявляемым устройством, так как оно не позволяет непрерывно производить измерение электрической энергии одновременно на всех датчиках, подключенных к мультиплексорам.

Наиболее близким к изобретению по совокупности существенных признаков - прототипом может быть принято "Устройство для измерения электрической мощности и энергии", содержащее блок обработки информации, аналого-цифровой преобразователь, интерфейсный блок, мультиплексоры, входы которых соединены с выходами измерительных преобразователей напряжения и тока соответственно (RU, патент 2138827, G 01 R 21/133, автор В.Т. Болгов, заявитель Болтов Виктор Тимофеевич, 1997 г.). Недостатком известного устройства являются его меньшие функциональные возможности по сравнению с заявляемым устройством, так как оно не позволяет непрерывно производить измерения электрической мощности и энергии одновременно на всех датчиках, подключенных к мультиплексору.

Техническим результатом изобретения является устранение указанных недостатков.

Технический результат изобретения - устранение указанных недостатков достигается тем, что устройство для измерения электрической мощности и энергии, содержащее блок обработки информации, аналого-цифровой преобразователь, интерфейсный блок, мультиплексоры, входы которых соединены с выходами измерительных преобразователей напряжения и тока соответственно, снабжено специализированными блоками обработки информации для каждого мультиплексора, при этом их цифровые входы подключены к выходам аналого-цифровых преобразователей каждого мультиплексора, а цифровые выходы подключены к параллельным регистрам мультиплексоров, причем выходы последних подключены к цифровым входам мультиплексоров, при этом входы-выходы специализированных блоков обработки информации подключены к первым входам-выходам интерфейсных блоков, у которых вторые цифровые входы-выходы соединены вместе и подключены к общему блоку обработки информации.

Расширение функциональных возможностей заявляемого устройства достигается за счет возможности непрерывного опроса датчиков преобразователей тока и напряжения из-за подключения к каждому мультиплексору специализированного вычислителя и аналого-цифрового преобразователя, который в течение одного периода сигнала считывает последовательно первые значения каждого датчика, затем вторые и так до окончания периода.

Изобретение поясняется чертежом, на котором изображена структурная схема устройства для измерения электрической мощности и энергии.

Устройство для измерения электрической мощности и энергии содержит датчики - измерительные преобразователи тока 1.1, ..., 1.n, 1.n+a,..., 1.n+c, датчики - измерительные преобразователи напряжения 2.1,..., 2.k (например, трансформаторы тока и напряжения).

Выходы датчиков измерительных преобразователей тока 1 и напряжения 2 подключены к аналоговым выходам мультиплексоров 3.1,...,3.m. Аналоговые выходы мультиплексоров 3.1,..., 3.m подключены к входу аналого-цифровых преобразователей 4.1, . . . , 4.m, а цифровые входы мультиплексоров 3.1,..., 3.m подключены к выходам параллельных регистров 5.1,..., 5.m, цифровые выходы блоков аналого-цифровых преобразователей 4.1,..., 4.m соединены с входами специализированных блоков обработки информации 6.1,..., 6.m. Цифровые входы мультиплексоров 3.1, . . ., 3.m соединены с цифровыми выходами параллельных регистров 5.1, ..., 5.m, цифровые входы которых соединены с цифровыми выходами специализированных вычислителей 6.1, ..., 6.m. Цифровые входы-выходы специализированных вычислителей 6.1,..., 6.m соединены с первыми цифровыми входами-выходами интерфейсных блоков 7.1,..., 7.m, вторые цифровые входы-выходы которых объединены и подключены к общему блоку обработки информации.

Устройство работает следующим образом.

При включении устройства из специализированных блоков обработки информации 6.1, . .., 6.m через параллельные регистры 5.1,..., 5.m выдаются адреса первых датчиков соответствующих мультиплексоров и с аналого-цифровых преобразователей считываются первые значения сигналов первых датчиков. Через время

t выдаются адреса вторых датчиков, и считываются первые значения сигналов вторых датчиков. После считывания первых значений сигналов последних датчиков каждого мультиплексора начинается чтений вторых значений сигналов первых датчиков и так непрерывно в процессе всего функционирования системы. Из полученных за период массивов по всем датчикам, подключенным к соответствующему мультиплексору, в специализированных вычислителях 6.1,..., 6.m выделяются значения тока и напряжения. Из имеющейся информации для каждого периода в специализированных вычислителях 6.1,..., 6.m вычисляются значения активной мощности, полной мощности, реактивной мощности, а также потребленной электрической энергии. Эти величины через интерфейсные блоки 7.1,..., 7.m передаются для хранения и дальнейшей обработки в общий вычислитель 8.

Формула изобретения

Устройство для измерения электрической мощности и энергии, содержащее общий блок обработки информации, мультиплексоры, входы которых соединены с выходам измерительных преобразователей напряжения и тока соответственно, аналого-цифровые преобразователи, параллельные регистры и интерфейсные блоки по одному для каждого мультиплексора, отличающееся тем, что устройство снабжено блоками обработки информации для каждого мультиплексора, при этом их цифровые входы подключены к выходам аналого-цифровых преобразователей каждого мультиплексора, а цифровые выходы подключены к параллельным регистрам мультиплексора, причем выходы регистров подключены к цифровым входам мультиплексоров, аналоговые выходы мультиплексоров подключены к входам соответствующих аналого-цифровых преобразователей, при этом входы-выходы блоков обработки информации подключены к первым входам-выходам интерфейсных блоков, у которых вторые цифровые входы-выходы соединены вместе и подключены к общему блоку обработки информации.

РИСУНКИ

Рисунок 1

Изобретение относится к области измерения потребления электроэнергии

Устройство для оперативного управления процессом отпуска и потребления электрической энергии в сетях переменного тока // 2193812

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электроизмерительной технике, в цепях переменного тока для целей учета потребления энергии и отпуска ее в заранее заданном количестве

Автоматизированная система учета и контроля электроэнергии // 2190859

Изобретение относится к электротехнике, в частности к индукционным счетчикам электроэнергии, и может быть использовано в автоматизированных системах контроля и учета энергоносителей, также может использоваться в счетчиках числа оборотов (тахометрах)

Электронное измерительное устройство и блок диагностики электрической системы // 2178892

Изобретение относится к интегральному способу и аппарату для проведения диагностики монтажа системы в твердотельном электронном измерительном устройстве

Счетчик ампер-часов // 2160904

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано в авиационной, космической и других отраслях, где требуется производить контроль и обслуживание аккумуляторных батарей

Схема измерения тока // 2160903

Изобретение относится к схеме измерения тока, содержащей трансформатор со взаимной связью и интегрирующую схему, которая интегрирует сигнал от трансформатора со взаимной связью

Способ измерения рассеиваемой мощности электролюминесцентного индикатора // 2152101

Изобретение относится к микроэлектронике, измерительной технике, может быть использовано при производстве, проектировании электролюминесцентных индикаторов (ЭЛИ), а также их научных исследованиях

Устройство контроля показателей качества электрической энергии // 2147132

Способ определения потребления энергии в цепях переменного тока и устройство для его осуществления // 2143701

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения потребления энергии в цепях переменного тока с периодическим характером изменения тока и напряжения

Способ и устройство для измерения напряжения // 2143120

Способ измерения активной мощности нагрузки в электрических цепях переменного тока // 2229723

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерения активной мощности выделяемой на нагрузке в электрических сетях переменного тока

Система учета коммунальных услуг и счетчик энергоресурсов, используемый в ней // 2247396

Изобретение относится к области измерительной техники и применяется для учета различного вида коммунальных услуг

Способ определения амплитуды и фазы эквивалентной синусоиды тока в цепи с ферромагнитным сердечником // 2247998

Изобретение относится к области систем обработки информации и электротехники и может быть использовано для замены действительной несинусоидальной кривой тока, содержащей высшие гармоники, эквивалентной синусоидой

Устройство для сбора и передачи данных // 2251117

Изобретение относится к области приборостроения, а именно к технике сбора и обработки данных от счетчиков электрической энергии и мощности, и может быть использовано для передачи накопленных и расчетных данных по коммуникационным каналам в центр сбора информации

Способ корректировки результатов измерений электроэнергетических величин // 2329515

Изобретение относится к области электроизмерительной техники и может быть использовано при измерении электрической энергии

Способ корректировки результатов измерений электроэнергетических величин // 2390032

Изобретение относится к области электроизмерительной техники и может быть использовано при измерении электрической энергии и мощности переменного тока, а также силы тока и углов сдвига фазы между двумя или большим количеством сигналов

Способ определения автокорреляционной функции электрического сигнала по его спектральной плотности мощности // 2538438

Изобретение относится к способам определения автокорреляционной функции электрического сигнала. Контролируемый интервал временной переменной автокорреляционной функции, включающий автокорреляционную функцию, разбивают на малые элементы разрешения, присваивают элементам разрешения номера от -К до K, где K - число элементов разрешения на положительном и отрицательном участках оси временной переменной, для каждого элемента разрешения формируют весовую функцию wk(ω)=θe-jωkθ, где k - номер элемента разрешения, ω - круговая частота, j - комплексная единица, задают фиксированный набор частот, удобных для измерения на них спектральной плотности мощности, формируют весовую матрицу W из весовых функций на заданном наборе частот, измеряют значения спектральной плотности мощности на этих частотах и объединяют их в вектор измерений s → , составляют уравнение измерений s → = W r → T + n → , где r → = [ ρ ( − K θ ) … ρ ( − θ ) ρ ( 0 ) ρ ( θ ) … ρ ( K θ ) ] T - вектор корреляций, ρ(kθ) - значение автокорреляционной функции анализируемого сигнала на элементе разрешения с номером k, n → - вектор ошибок измерений спектральной плотности, определяют автокорреляционную функцию из уравнения измерений в форме оценки вектора корреляций. Технический результат заключается в расширении класса анализируемых сигналов на высокочастотные и сложные сигналы с быстроменяющейся спектральной плотностью, а также устранение искажения автокорреляционной функции из-за ограниченной полосы анализируемых частот измерителя спектральной плотности мощности.

Способ определения расхода электроэнергии электроподвижным составом в границах произвольной зоны учета // 2559408

Изобретение относится к области электроснабжения электроподвижного состава железнодорожного транспорта. В способе измеряют информационно-измерительным комплексом на борту электроподвижного состава приращения расхода и рекуперации электрической энергии. Измеряют географические координаты местоположения состава с заданным интервалом и привязкой к глобальному времени. На сервере сбора и обработки данных верхнего уровня определяют значение расхода и значение рекуперации путем арифметического сложения приращений расхода wi' и приращений рекуперации wi'' электрической энергии j-м электроподвижным составом, зафиксированных в расчетном периоде T в границах k-й зоны учета. Расход и рекуперация электрической энергии в границах k-й зоны учета всеми единицами электроподвижного состава за период T определяется по формулам: Технический результат изобретения заключается в реализации возможности определения абсолютных и удельных значений расхода и рекуперации электрической энергии электроподвижным составом. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Способ определения статических характеристик нагрузки по напряжению // 2569179

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для определения статических характеристик нагрузки по напряжению. Способ определения статических характеристик нагрузки по напряжению заключается в том, что в узле нагрузки производят последовательные изменения напряжения, измеряют напряжение и мощность и переводят измеренные значения напряжения и мощности в относительные единицы. Но при этом напряжение и мощность измеряют до и после каждого изменения напряжения, определяют значения регулирующего эффекта нагрузки для каждой пары измеренных значений напряжения и мощности и производят фильтрацию полученных пар измерений по значениям регулирующего эффекта нагрузки. Затем при переводе значений мощности в относительные единицы определяют первое приближение своего значения базисной мощности ΡБΑ3(i) для каждой пары измерений, аппроксимируют полученные значения напряжения и мощности в относительных единицах полиномом причем коэффициенты а0, а1, а2 определяют методом наименьших квадратов. Определяют среднеквадратическое отклонение значений напряжения и мощности в относительных единицах от полученного полинома и определяют второе приближение своего значения базисной мощности для каждой пары измерений. Далее повторяют перевод значений мощности в относительные единицы, определение коэффициентов а0, а1, а2, определение среднеквадратического отклонения и определение следующего приближения значений базисной мощности до тех пор, пока с каждым последующим повторением среднеквадратическое отклонение уменьшается. Принимают в качестве искомой статической характеристикой нагрузки по напряжению полином с коэффициентами а0, а1, а2, соответствующими минимальному среднеквадратическому отклонению. Технический результат: определение статических характеристик нагрузки по напряжению при наличии нерегулярных колебаний и дрейфа мощности. 3 ил., 2 табл.

Способ определения технологических потерь электроэнергии в тяговой сети железнодорожного транспорта // 2572797

Изобретение относится к электрическим сетям, контактирующим с токоприемниками транспортных средств. Способ определения технологических потерь в тяговой сети заключается в том, что измеряют на участке железной дороги ток, напряжение, ординаты поезда во времени. При этом измерения на фидерах контактной сети тяговых подстанций и устройствах усиления системы электроснабжения постоянного или переменного тока осуществляют синхронно с измерениями на электроподвижном составе при помощи систем глобального позиционирования. Результаты измерений передают на сервер обработки данных через корпоративную сеть с тяговых подстанций, устройств усиления и устройств сбора данных в пунктах оборота локомотивных бригад. Определяют технологические потери для произвольного анализируемого участка тяговой сети как разность между расходом электроэнергии, определяемым по данным тяговых подстанций и устройств усиления, и расходом электроэнергии по данным электроподвижного состава. Технический результат заключается в повышении точности определения технологических потерь электроэнергии в тяговой сети. 1 ил.