Счетчик электроэнергии

Счетчик электроэнергии

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Использование: учет электроэнергии в широком диапазоне изменения потребляемой электроэнергии, при любой асимметрии потребления по фазам. Сущность изобретения; устройство содержит трансформаторы 1,2,3 напряжения, трансформаторы 4, 5, 6 тока, измерительный блок 7, формирователь 15 временных интервалов и вычислительный блок 20. 3 з.п. ф-лы, 1 табл. 10 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ . СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si>s 6 01 8 11/00, 22/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4715312/21 (22) 04.07.89 (46) 07.09.92. Бюл. М ЗЗ (71) Центральное научно-производственное объединение "Ленинец" (72) Г А. Месианжик, В.А. Виноградов и А.И.

Сорокин (56) Авторское свидетельство СССР йг 1129526, кл. G 01 R 11/00, 1983.

Патент США O 4595988, кл. 6 01 R 21/06, 1983.

„„. Ж„„1760463 А1 (54) СЧЕТЧИК ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ (57) Использование: учет электроэнергии в широком диапазоне изменения потребляемой электроэнергии, при любой асимметрии потребления по фазам. Сущность изобретения; устройство содержит трансформаторы 1, 2, 3 напряжения, трансформаторы 4, 5, 6 тока, измерительный блок 7, формирователь 15 временных интервалов и вычислительный блок 20. 3 з.п, ф-лы, 1 табл.

10 ил.

1760163 ения. Имеется дополнительная фазовая погрешность вследствие того, что входные рансформаторы тока для повышения амп1итуды сигнала тока на входах датчиков энергии подключены к датчикам энергии через дополнительные трансформаторы. Отсутствует постоянный контроль работоспособности счетчика.

Цель изобретения — расширение динамического диапазона измеряемой моьцности.

Цель достигается тем, что в предлагаемый счетчик электроэнергии, содержащий трансформаторы тока и напряжения, входы которых связаны с соответствующими фазными проводами сети, измерительный блок, вычислительный блок и формирователь временных интервалов, в отличие от прототипа введен блок контроля, при этом измерительный блок выполнен в виде трех выпрямителей, соединенных соответственно с выходами .трансформаторов напряжения, трех преобразователей тока, соединенных соответственно с выходами трансформаторов тока, аналогового преобразователя напряжения, первый, второй и третий входы которого соединены с выходами первого, второго и третьего выпрямителей, четвертый вход — с первыми входами первого и второго коммутаторов и с выходом формирователя временных интервалов, а выход соединен с первым входом перемножителя, второй, третий и четвертый входы которого соединены с выходами первого, второго и третьего преобразователей тока, третий вход первого коммутатора соединен с выходом формирователя косинуса, а вычислительный блок содержит согласующий усилитель, первый и второй счетчики, первый и второй масштабные делители частоты, первые входы которых соединены соответственно с выходами первого и второго коммутаторов, первые и вторые групповые входы соединены с выходами номера поддиапазона преобразователей тока измерительного блока, а выходы через первый и второй счетчики соединены соответственно с первым и вторым индикаторами, причем вторые входы соединены с вторыми входами первого и второго счетчиков и с входов

"Сброс" устройства. Второй выход первого масштабного делителя частоты соединен с. входом согласующего усилителя, а третий выход — с первым входом блока контроля, первая группа входов которого соединена с вторым групповым выходом формирователя временных интервалов, с групповыми входами аналогового преобразователя напряжения, перемножителя и формирователя косинуса, вторая группа входов блока

Изобретение относится к измеритель- ж ной технике и может быть использовано для учета электроэнергии в четырехпроводной т трехфазной сети, потребляемой цехом, участком или отдельным рабочим местом. 5

Известен счетчик электроэнергии (1), содержащий перемножитель амплитудно- и широтноимпульсной модуляцией, первый вход которого подключен к первой входной шине, второй вход — к второй входной шине 10 через переключатель полярности сигнала. управляющий вход которого соединен с выходом генератора, переключателем интегратора и входом управления реверсом реверсивного счетчика. счетный вход кото- 15 рого подключен к выходу формирователя импульса стабильной ваттсекундной площади, а через резистор к выходу перемножителя, входу инвертирующего усилителя постоянного тока, выходу источника опор- 20 ного тока и первым обкладкам первого и второго конденсаторов, вторые обкладки которых через переключатель интегратора подключены к выходу усилителя и входу формирователя. 25

В указанном устройстве вследствие обработки в перемножителе мгновенных значений тока и напряжения имеются погрешности из-за временных и фазовых задержек. в перемножителе и при малых 30 .значениях входного сигнала тока, что существенно ограничивает диапазон работы электросчетчика и требует подключения внешних трансформаторов тока. Кроме того, не исключено влияние внешних помех и 35 отсутствует постоянный контроль работоспособности счетчика.

Наиболее близким к предлагаемому решению по технической сущности является счетчик электроэнергии (2), содержащий на- 40 бор преобразователей тока и напряжения (трансформаторов), нагруженных на резисторы, выходы которых попарно (по току и напряжению фазы) соединены с входами датчиков энергии. Каждый датчик преобра- 45 зует произведение мгновенных значений тока и напряжения в последовательность импульсов, количество которых пропорционально измеряемой энергии. Выходы датчиков через делители частоты подключены к 50 входам вычислительного блока, информация с которого поступает на электронный индикатор.

В известном устройстве также не исключены погрешности измерения малых то- 55 ков нагрузки, что сужает диапазон использования счетчика по току. Погрешность объясняется наличием временных и фазовых задержек в перемножителе при обработке мгновенных значений тока и напря1760463

55 контроля соединена с групповым выходом первого поддиапазона преобразователей тока и с первыми групповыми входами первого и второго масштабных делителей частоты. Выход блока контроля соединен с вторым входом первого индикатора, третий вход первого масштабного делителя частоты является входом тарифа счетчика, а выход согласующего усилителя информационным выходом устроства.

В известных технических решениях признаков, сходных по свойствам с отличительными признаками предлагаемого решения, не выявлено, вследствие его можно считать, что оно обладает существенными отличиями, На фиг. 1 представлена структурная схема счетчика электроэнергии; на фиг. 2— функциональная схема преобразователя тока; на фиг. 3 — функциональная схема аналогoBoco преобразователя напряжения; на фиг. 4 — диаграмма, поясняющая вычисление эффективной мощности; на фиг. 5 — функциональная схема формирователя временных интервалов, на фиг, 6 — зпюры выходных сигналов формирователя временных интервалов; на фиг. 7 — функциональная схема формирователя косинуса; на фиг. 8— диаграмма, поясняющая принцип формирования косинусной зависимости; на фиг. 9— функциональная схема контроля работоспособности счетчика; на фиг. 10 — функциональная схема перемножителя.

Счетчик электроэнергии (фиг. 1) содержит первый, второй и третий трансформаторы 1, 2 и 3 напряжения, первый, второй и третий трансформаторы 4, 5 и 6 тока, измерительный блок 7, включающий первый, второй и третий выпрямители 8, 9 и 10, соединенные с первыми выходами соответствующих трансформаторов 1, 2 и 3 напряжения, первый, второй и третий преобразователи 11, 12 и 13 тока, соединенные с первыми выходами соответствующих трансформаторов 4, 5 и 6 тока, причем Bblходы выпрямителей 8, 9 н 10 соединены с первым, вторым и третьим входами аналогового преобразователя 14 напряжения, четвертый вход которого соединен с выходом формирователя 15 временных интервалов, который соединен с первыми входами первого и второго коммутаторов 16 и 17.

Выход аналогового преобразователя 14 напряжения соединен с четвертым входом поремножителя 18, псрвый. второй и третий входы которого соединены с выходами преобразователей 11, 12 и 13 тока, а выход — с вторыми входами перво о и второго коммутатаров 16 и 17, Трегий вход коммутатора 16 соединен с выходом формирователя 19 ко5

50 синуса, вморая группа входов которого сов динена с второй группой выходов трансформаторов 1, 2, 3, 4, 5, 6, а первая группа входов — с второй группой выходов формирователя 15 временных интервалов, групповыми входами аналогового преобразователя 14 напряжения, перемножителя 18 и первым групповым входом блока 28 контроля.

Вычислительный блок 20 содержит согласующий усилитель 21, выход которого является информационным выходом счетчика электроэнергии, два масштабных делителя

22 и 23 частоты, первые входы которых соединены соответственно с выходами коммутаторов 16 и 17, первые и вторые групповые входы — с выходами номера диапазона преобразователей 11, 12 и 13 тока. первые выходы через счетчики 24 и 25 -- с индикаторами 26 и 27, третьи входы масштабных делителей 22 и 23 частоты и вторые входы счетчиков 24 и 25 соединены с входом сброса счетчика электроэнергии, четвертый вход масштабного делителя 22 частоты является входом тарифа счетчика электроэнергии, а второй выход соединен с входом согласующего усилителя 21. Вход блока 28 контроля соединен с третьим выходом масштабного делителя 22 частоты, вторая группа входов блока 28 контроля соединена с вторым групповым выходом формирователя

15 временных интервалов, который соединен с третьим групповым выходом формирователя 19 косинуса. Первая группа входов блока 28 контроля соединена с второй группой входов формирователя 15 временных интервалов, которые также соединены с групповыми входами аналогового преобразователя 14 напряжения. перемножителя 18 и первым групповым входом формировате ля 19 косинуса, Третья группа входов блока

28 контроля соединена с первыми групповыми выходами преобразователей 11, 12, 13 тока, которые также соединены с соответствующими групповыми входами масштабных делителей 22 и 23 частоты, Выход блока 28 контроля соединен с вторым входом первого индикатора 26.

Преобразователи 11, 12, 13 тока соедржат (фиг. 2) прецизионный делитель 29 напряжения, блоки коммутаторов 30-33, узел

34 переключений диапазонов, содержащий шесть инверторов 35=40, пять схем И 41-45. усилитель 46, выпрямитель 47, три компаратора 48-50 с соответствующими связями.

Вход делителя 29 напряжения является входом преобразователя тока, выход выпрямителя 47- его выходом, выход инвертора 37— его первым групповым выходом, а выходы

1760463

55 инверторов 35, 36, 39 — вторым групповым выходом.

Аналоговый преобразователь 14 напряжения (фиг. 3) содержит три коммутатора 51 °

52, 53, первые входы которых соединены соответственно с выходами выпрямителей

8,9, 10, вторые входы — с первым групповым выходом формирователя 15 временных интервалов, а выходы объединены и соединены через резисторы с инвертирующим входом усилителя 57 ° неинвертирующим входом усилителя 54 и общей точкой диодов

0 и D2. Вторые входы усилителей 57 и 54 соединены через резисторы с источником . опорного напряжения, выход усилителя 54 соединен через резистор с общей точкой диодов 0 и Dz, минус диода 0> соединен с входом инвертора 55, выход которого через резисторы соединен с неинвертирующим входом усилителя 56 и плюсом диода Ог.

Выход усилителя 56 через резистор соединен с инвертирующим входом усилителя 57. выход которого соединен с первым входом генератора 58 пилообразного напряжения, второй вход которого соединен с выходом формирователя 15 временных интервалов, а выход-с четвертым входом перемножителя

18.

Формирователь 19 косинуса (фиг. 7) содержит блок 59 из шести компараторов, . первые входы которых соединены с вторыми выходами трансформаторов 1, 2, 3, 4, 5, 6, вторые входы — с корпусом, а выходы— попарно с входами схем ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ

ИЛИ 60, 61, 62. Выходы последних соединены с тремя первыми входами блока 63 коммутаторов, три вторых входа которого соединены с вторым групповым выходом формирователя 15 временных интервалов, а три третьих входа соединены между собой и с и выходами первого блока коммутаторов

64, и первых входов которого, соединены с и выходами формирователя 15 временных интервалов,. à и вторых входов — с и выходами формирователя 65 импульсов участков аппроксимации, выполненного в виде счетчика с коммутируемым входом, и и первыми входами третьего коммутатора 66, и вторых входов которого соединены с и выходами дешифратора 67 концов участков аппроксимации (выполненного в виде комбинационной схемы), а отдельный вход коммутатора

66 — с выходом формирователя 15 временных интервалов, выход — с входом формирователя 65 импульсов участков аппроксимации. Три выхода коммутатора

63 соединены с тремя входами схемы ИЛИ

68, выход которой соединен с первым вхо. дом счетчика 69, второй вход которого соединен с выходом схемы И 70, третий вход—

50 с выходом формирователя 65 импульсов участков аппроксимации, à m выходов соединены с m входами дешифратора 67 концов участков аппроксимации. Выход дешифратора соединен с S-входом RS-триггера 71, R-вход которого соединен с первым входом схемы И 70 и с выходом формирователя 15 временных интервалов через дифференцирующую цепочку, а выход триггера

71 соединен с третьим входом коммутатора

16 и входом блока 28 контроля, Второй вход схемы И 70 соединен с выходом формирователя l5 временных интервалов.

Блок 28 контроля (фиг. 9) реализует по каждой фазе сети функцию

Ucnp = 01+01хИСх(соэ р хУФ+соэ р хУФ), где Ucnp — сигнал исправности счетчика;

D> — сигнал первого поддиапазона преобразования тока; т

ИС вЂ” импульсы счета;

cosp — импульс коэффициента мощности;

УФ вЂ” управляющий фазовый импульс.

Блок 28 контроля содержит инвертор

72, вход которого соединен с выходом делителя 22, а выход — с R-входом RS-триггера

73, $-вход которого соединен с выходом второго инвертора 74, вход которого соединен с выходом формирователя 15 временных интервалов, а выход триггера 73 соединен с первым входом схемы И 75. Второй вход схемы И 75 соединен с выходом схемы И 76, третий вход — с выходом первой схемы ИЛИ

77, а выход — с первым входом схемы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, второй вход которой соединен с выходом схемы ИЛИ 79, а выход— с входом индикатора 26, кроме того, блок 28 контроля содержит первый блок 80 коммутаторов, первые входы которого соединены соответственно с выходами преобразователей 11, 12, 13 тока и с тремя входами блока

81 инверторов, вторые входы соединены с вторыми входами второго блока 82 коммутаторов и выходами блока 83 ИСКЛ!ОЧАЮЩЕЕ ИЛИ, а выходы блока 82 компараторов соединены с тремя входами схемы ИЛИ 77.

Выходы блока 81 инверторов соединены с соответствующими входами схемы ИЛИ 79, а на шесть входов блока 83 ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ поступают с формирователя 15 временных интервалов попарно управляю-. щие рабочие и фазные импульсы трех фаз, Формирователь 15 временных интервалов (фиг. 5) содержит задающий генератор

84, выход которого соединен с и+1 входами блока делителей 85 частоты, первый выход которого, являющийся выходом формирователя 15 временных интервалов, соединен с

1760463

S — полная энергия;

0фм, !фм — действующие значения напряжения и к-й тока фазы;

cos p< — коэффициент мощности к-й 40 фазы;

1 — время.

В измерительном блоке 7 в выпрямителях 8, 9, 10 выделяются постоянные напряжения, пропорциональные действующим 45 значениям 0фм — а в преобразователях 11, 12, 13 тока — постоянные напряжения, пропорциональные действующим значениям фк, которые перемножаются в перемножителе 18, затем в коммутаторе 17 выделяется 50 количество импульсов счетной частоты, пропорциональное этому произведению, а в коммутаторе 16 это количество импульсов дополнительно умножается на поступающий на его второй вход и отдельно рассчи- 55 танный в формирователе 19 косинуса по углу сдвига фаз между Офк и !фк коэффициент мощности. Импульсы фиксированной счетной частоты, количество которых пропорционально на выходе коммутатора 16 входами блоков 14. 16 и 17, à и выходов блока делителей 85 частоты являются третьим групповым выходом формирователя 15 временных интервалов и соединены с четвертым групповым входом формирователя 5

19 косинуса. Выход задающего генератора

84 также соединен с входом формирователя

86 временной задержки, выход которого соединен с входами формирователей 87, выходы которых являются первым групповым 10 выходом формирователя 15 временных интервалов.

Перемножитель 18 (фиг.10) содержит три компаратора 89, 90, 91. первые входы которых соединены соответственно с выхо- 15 дами преобразователей 11, 12, 13 тока, а вторые входы соединены между собой и с выходом аналогового преобразователя 14 напряжения, а три выхода соединены соответственно с первыми входами схем И 92, 20

93, 94, вторые входы которых соединены с первым групповым выходом формирователя 15 временных интервалов, а выходы — с тремя входами схемы ИСКЛ !ОЧА(О ЩЕ Е

ИЛИ 95, выход которой является выходом 25 перемножителя.

Предлагаемый счетчик реализует измерение активной и полной энергии в соответствии с выражениями произведению (1), а на выходе коммутатора

17 произведению (2), поступают через масштабные делители 22 и 23 на индикацию 24, 26, 25, 27 и информационный выход через усилитель 21.

Счетчик имеет три пары контактов для включения его в разрыв трех фаз сети и три контакта для подключения нулевых фаз сети (в случае учета трех однофазных потребителей, фиг. 1).

Датчиками токов фаз служат трансформаторы 4, 5, 6 тока, с первых выходов которых, нагруженных на резисторы, переменные напряжения, пропорциональные токам фаз, поступают на преобразователи 11, 12, 13 тока.

Рассмотрим работу одного из преобразователей тока (фиг. 2). Для обеспечения широкого диапазона измерения тока фазы с обеспечением заданной точности по всему диапазонудиапазон измеряемых токов разбит на четыре поддиапазона ("1", "2", "3", "4", коэффициенты преобразования которых относятся, как 64;16:4:1, что обеспечивается прецизионным резистивным делителем 29 с соотношением 64:16:4:1 на входе преобразователя, управляемым сигналом номера поддиапазона через коммутаторы 30-33, открытому состоянию которых соответствует логический "0" на управляющих входах. Напряжение с делителя 29 через один иэ коммутаторов 30 — 33 поступает на усилитель 46. далее на линейный выпрямитель 47 и с его регулируемого выхода на перемножитель 18. Одновременно с нерегулируемого выхода выпрямителя 47 напряжение поступает на входы компараторов

48-50, определяющих работу узла 34 переключения поддиапазонов. работа которого поясняется таблицей. о

Входные коммутаторы компараторов

48, 49, 50 пропускают входной сигнал при наличии "1" на управляющем входе. После срабатывания компаратара его опорное напряжение с делителя опорного напряжения снижается более чем в 4 раза для удержания

его в положении срабатывания послеуменьшения напряжения с выхода выпрямителя

47 в 4 раза.

Напряжения 0фм с трансформаторов 1, 2, 3 выпрямляются выпрямителями 8, 9, t0 (фиг. 1) и поочередно поступают на аналоговый преобразователь 14 напряжения (фиг.

3), Порядок их прохождения на усилитель 57 определяется коммутаторами 51, 52. 53, поступающими на них управляющими импульсами. Усилитель 57 формирует "..ýïðÿæåíèe питания генератора 58 пилообразного напряжения, определяя крутизну пилообразного напряжения как функцию 1/Офм

1760463

12 каждой фазы. Схема, состоящая иэ инвертора 55, усилителей 56, 54, диодов D! и Ог и резисторов корректирует усиление усилителя 57, обеспечивая линейную зависимость произведения Офк, !ф„как функцию от Офк (в пределах допустимых колебаний напряжения сети). Пилообразное напряжение на выходе генератора 58 формируется на двоичных асинхронных счетчиках, нагруженных на резистивную матрицу, при этом частота тактовых импульсов счетчиков равна фиксированной частоте импульсов на входах коммутаторов 16 и 17. Выход генератора 58 пилообразного напряжения является выходом аналогового преобразователя

14 напряжения.

Перемножение Офк, !,!,к пофазно осуществляется в перемножителе 18 (фиг. 10) на трех компараторах 89, 90, 91, каждый из которых формирует последовательность прямоугольных импульсов, длительность которых пропорциональна 0 к, !фк. Принцип умножения иллюстрируется на фиг. 4.

Из подобия прямоугольных треугольников (фиг. 4а, б) следует

1 ! к Ur (3)

Тлр Гпя где!» — постоянное напряжение, пропорциональное току фазы в определенном масш табе;

U» — постоянное напряжение, пропорциональное напряжению фазы в определенном масштабе; — длительность прямоугольного импульса; гпн — длительность хода пилообразного напряжения.

Откуда пр = пн 0».!к, (4)

На вход усилителя 57 поступает от выпрямителей 8, 9, 10 напряжение Ок, пропорциональное напряжению фазы. На выходе схемы усилителя 57 формируется напряжение

Р1 = 0 «.-u„, (5) где Ооп — опорное напряжение, равное в выбранном масштабе;

0оя = 20ок, (6) где Оок — постоянное напряжение, пропорциональное номинальному напряжению фазы.

Из формулы (3) следует, что для реализации формулы (4) необходима функция

F2 = — t

А (7)

U» где А — масштабный коэффициент, определяемый из условия

Р1-F2 = 0 при U» = Оок;

20ок-Оок- = 0;

А (8)

Бок

A=-U

Учитывал выражение (8), можно определить каждого значения погрешность схемы (без коррекции) ! он = 2 "" = -20 +и у„ОК

Uo< JUL Vg Ug (!4»+2» ) 2VQ< V»

u„O

Напряжение коррекции раздельно при

0»>0ок и 0»<0ок выбирается так, чтобы получить B необходимом диапазоне изменения

Оф минимальную погрешность реальной зависимости напряжения на выходе делителя 57 относительно Г2. При правильном выборе напряжения коррекции можно обеспечить погрешность схемы не более 17; при U» = (0,8 — 1,2)Uny..

Выход каждого из компараторов 89, 90, 91 подключен к своей схеме И 92, 93, 94, управляемой управляющим рабочим импульсом соответствующей фазы (фиг. 4г), а выходы трех схем И подключены на три входа схемы ИСКЛЮЧР!ОЩЕЕ ИЛИ 95, на выходе которой, являющемся выходом перемножителя 18, формируется суммарная последовательность импульсов произведения 01,», (ф» трех фаз (фиг. 4д).

Эта последовательность импульсов по,ступает на коммутаторы 16 и 17, управляя количеством счетных импульсов фиксированной частоты, поступающих на коммутаторы с формирователя 15 временных интервалов (фиг. 4в), которые далее поступают на входы масштабных делителей 22 и

23 частоты (фиг, 4ж). В коммутаторе 16 это количество импульсов дополнительно определяется импульсами коэффициента мощности с формирователя 19 косинуса (фиг.

4е), работа которого будет рассмотрена ниже, Измерительный блок 7 работает в циклическом режиме, В каждом цикле работы последовательно просчитывается энергия, потребляемая в каждой фазе за цикл, определяемый работой формирователя 15 временных интервалов, Синхронность работы блоков 14, 18, 19, 28 обеспечивается управляющими рабочими (УР) импульсами и управляющими фазными (УФ) импульсами. Формирователь 15 временных интервалов выдает также последовательности импульсов с разными частотами, используемые в работе блоков 14, 15.

16, 17, 19.

Работа формирователя 15 временных интервалов(фиг. 5) стабилизируется кварце13

1760463

10 за другом с повторением цикла после окончания третьего УР импульса. Во время пер- 15 вого УФ импульса определяется величина 1

cos p> и происходит перемножение Lly< 14,1 20 вы 4 генератором 84, импульсы которого поступают на блок делителей частоты, на выходе которого формируются импульсы рабочих частот для блоков 14, 15, 16, 17, 19, на формирователь 86 временной задержки, формирующий импульсы запуска с периодом туор (фиг. ба), синхронизирующие работу формирователя 87 управляющих рабочих импульсов и формирователя 88 управляющих фазовых импульсов, импульсы с выходов которых (фиг. бб. в, г, и бе, ж, з) поступают на управляемые блоки. Управляющие импульсы следуют непрерывно друг — cos p в формирователе 19 косинуса, во время первого УР импульса в формирователе 19 косинуса определяется величина

v cos p> в коммутаторе 16 и Uy> 1ф в коммутаторе 17, т.е. в коммутаторе 16 количество счетных импульсов, соответствующее произведению 0 р1,1ф1, уменьшается на долю от единицы соответствующую 1

-cos p> (фиг. 4е, ж). Третий и четвертый управляющие импульсы обеспечивают счет в аналогичном порядке второй фазы, пятый и шестой импульсы — счет третьей фазы.

Соотношение длител ь ности уп равля ющего импульса 7улр, периода пилообразного напряжения Тони периода счетных импульсов фиксированной частоты Тсч должно соответствовать выражению тупр = (100 — 200)Тпв = (10 — 10 ) тсч.

Кроме разделенных по фазам управляющих импульсов формирователь 15 временных интервалов формирует суммарные последовательности фазных (фиг, би) и рабочих (фиг. бд) импульсов.

Формирователь 19 косинуса формирует положительный прямоугольный импульс, по длительности равный периоду управляющих импульсов упр (фиг. ба). укороченному на время, пропорциональное 1-созе» (фиг.

4е).

Формирователь 19 косинуса (фиг. 7) работает следующим образом, С вторых выходов трансформаторов 1 — б через блок 59 из шести компараторов на схемы ИСКЛ10ЧАЮЩЕЕ ИЛИ 60-62 поступают прямоугольные импульсы, фронты которых соответствуют моментам перехода Оф» и 1,р» через нулевой уровень. На выходах схем

60 — 62 формируются прямоугольные положительные импульсы, длительность которых определяется сдвигом фаз 0ф» и 14» в каждой фазе, а частота повторения равна двойной частоте сети.

При построении формирователя 19 косинуса руководствуются принципом преобразования углового сдвига в косинусную зависимость, основанным на кусочно-линейной аппроксимации функции косинуса.

Емкость счетчика 69, а соответственно и частота fp выбираются так, чтобы зэ время туор (фиг. ба) на счетчик прошло Np >10

4 импульсов. Уменьшение Np за время тупр снижает точность расчета косинуса. Величина Np соответствует cosy = 1, Затем функция косинуса разбивается на и участков (фиг. 8а), исходя из заданной точности расчета, предельного заданного нижнего рабочего значения cosp и возможности получения нужных частот аппроксимации делением частоты задающего генератора (фиг, 5). Границам участков аппроксимации

cooTBGTcTBjjþò cos p3, со$ 02,„, cos(p о (фиг, 8а). Расчет границ участков и значений

cosp внутри участков аппроксимации приведен ниже для и-го участка с частотой аппроксимации f>.

Длительность участка аппроксимации о о

Ту —

180О где pp — угол, для которого ведется расчет; ф — угол, соответствующий началу участка аппроксимации; тулр — длительность управляющего импульса (фиг. ба), Количество импульсов частоты fn, прошедших от начала участка до расчетного угла рр пиц=Ту fn.

Изменение расчетного cos p от р до

A о дсоз p = — - .

Расчетный

cos(рр )расч = соя(рп )расч cosp где со$(рп )расч — величина cos p для угла рп, полученная при расчете предыдущего участка.

Для pn = 0>со$(рп )расч = 1.

Погрешность определения cos p в данной точке д оУ

100, где cos(рр )«T — табличное значение со$ р.

1760463

Длл каждого-участка определяется количество импульсов Йуп частоты f», проходящее на счетчик 69 за времл Туп.

Работа формирователя 19 косинуса (фиг. 7) илпюстрируетсл на примере формирования импульса коэффициента мощности дпя первой фазы. Для второй и третьей фаз схема работает аналогично.

После накопления Nf импульсов в счетчике 69 в цикле третьей фазы импульс с формирователя 65 импульсов участков аппроксимации (счетчика с коммутируемым входом) устанавливает счетчик 69 в "0" и поддерживает его в этом состоянии до прихода импульса 1 УФ на вход коммутатора 66.

С приходом импульса 1 УФ с формирователя 65 импульсов участков аппроксимации на уп равпя >ощий вход коммутатора 64 поступает сигнал логической "1" и через коммутатор проходят импульсы частоты аппроксимации

f >, Импульс 1 УФ поступает на схему И блока

63, куда также поступают импульсы разности фаз с выхода схемы ИСКЛ!О IAIOLllEE

ИЛИ 60 и импульсы гастоты f1, количество которых на выходе схемы И блока 63 определяется суммарнь>м временем импульсов разности фаз за время действия импульса 1

УФ, Через схему ИЛИ 68 импульсы частоты поступают на вход счетчика 69. Если за времл действия 1 УФ на выходе дешифратора

67 концов участков аппроксимации сформировалось число Ny), (конец первого участка), то дешифратор 67 концов участков аппроксимации через коммутатор 66 запуска переводит формирователь 65 импульсов участков аппроксимации в режим второго участка, снимая сигнал логической "1" с коммутатора 64 и подавая этот сигнал на управляющий вход коммутатора 64, На счетный вход счетчика 69 проходят импульсы частоты аппроксимации f и так до окончания импульса 1 УФ (фиг. 8б), после чего на вход счетчика 69 через схему И 70, на первом входе которой появляется импульс 1 УР, проходят импульсы рабочей частоты fp, а на формирователе импульса конуса формируется передний фронт этого импульса. После заполнения счетчика 69 до N» дешифратор

67 концов участков аппроксимации формирует задний фронт импульса косинуса на формирователе импульса косинуса (фиг. Ов) и одновременно производит сброс счетчика

69, подготавливал его к циклу второй фазы.

Связь между дешифратором 67 концом участков аппроксимации и формирователем 65 импульсов участков аппроксимации осуществляетсл через коммутатор 66 запуска. Импульс косинуса поступает на коммутатор 16

- (фиг. 1).

На коммутаторы 16 и 17 поступают счетные импульсы фиксированной частоты с формирователя 15 временных интервалов (фиг. 4в). Количество счетных импульсов, 5 прошедшее через коммутаторы 16 и 17, пропорционально активной и полной энергии.

Так как одному и тому же значению длительности импульса N4,»!фк (фиг. 4б), а следовательно, одинаковому количеству счетных

10 импульсов на выходах коммутаторов 16 и 17 соответствуют четыре значения тока фазы, то в масштабных делителях 22 и 23 частоты по командам диапазона (фиг. 2), формируемым в преобразователях 11, 12, 13 тока, 15 происходит дополнительное деление частоты в соответственно с масштабом тока фазы. Затем в масштабных делителлх 22 и 23 частоты происходит десятичное деление, формирующее импульсы, соответствующие

20 долям ваттчаса и киповаттчаса. На информационный выход через усилитель 21, гальванически развязывающий счетчик энергии от внешней системы учета, снима>отсл импульсы счета электроэнергии в соответствии с

25 требованиями информационно-суммирующего устройства, на которое работает предлагаемый счетчик энергии, На счетчики 24 и

25 подаются импульсы, соответствующие младшим разрядам индикаторов 26 и 27.

30 Счетчики 24 и 25- десятичные с дешифраторами в каждом разрлде. Схема дешифратора определлется типом применяемого индикатора. При измерении стоимости израсходованной электроэнергии в масштаб35 ный делитель 22 частоты вводится информация о действующем тарифе.

Питание масштабных делителей 22 и 23 частоты и счетчиков 24 и 25 осуществляетсл от аккумулятора, работающего в буферном

40 режиме подзарлда, что обеспечивает сохранение информации на время, определяемое емкостью аккумулятора.

Блок 28 контроля работоспособности счетчика энергии (фиг. 9) обеспечивает не45 прерывный контроль работоспособности всех функциональных узлов счетчика при работе на втором, третьем и четвертом диапазонах измерения тока и контроль работоспособности источника питанил счетчика

50 при работе на первом диапазоне.

Блок 28 контроля работает следующим образом. С формирователя 15 временных интервалов на три схемы ИСКЛ10ЧА10ЩЕЕ

ИЛИ 83 поступают УР и УФ импульсы каж55 дой фазы (фиг. 6) и на трех выходах схемы

ИСКЛ10ЧЛ1ОЩЕЕ ИЛИ 83 формируются суммарные импульсы времени контроля каждой из фаз.

При работе преобразователя тока данной фазы (U, 12 или 13) на первом диапазо1

1760463

5

10 не с выхода преобразователя тока на вход коммутатора 80 поступает сигнал логической "1" и на время контроля этой фазы с выхода коммутатора 80 через схему ИЛИ 79 и схему MCKJIIO×ÀÞÙEE ИЛИ 78 на индикатор 26 поступает сигнал исправности "Логическая "1"). Если преобразователь ((11, 12, 13) тока фазы работает на втором, третьем или четвертом диапазонах измерения, сигнал первого диапазона отсутствует. Коммутатор 80 при этом закрыт, а на вход соответствующей фазы коммутатора 82 поступает с выхода инвертора 81 сигнал логической "1", который через схему ИЛИ 77 во время действия УФ и УР импульсов данной фазы поступает на управляющий вход схемы И 75. На втором управляющем входе схемы И 75 сигнал логической "1" будет при отсутствии импульса в пределах УФ импульса данной фазы (фиг. 8). RS-триггер 73 передним фронтом импульса УР каждой фазы переводится в положение логического "0", а первым же импульсом счета с ласштабного делителя 22 частоты, соответствующим минимальному десятичному импульса энергии, переводится в положение логической

"1" и остается в этом положе сии да прихода

УР импульса следующей фазы. Сигнал логической "1" через схему И 75 схему ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 78 поступает.на индикатор

26. При необходимости сигнал исправности может быть использован для передачи на информационно-суммарное устройство, а также для других целей.

Положительный эффект ат использования предлагаемого счетчика по сравнению с прототипом состоит в значительном расширении диапазона измеряемой энергии за счет разделения всего диапазона измеряемых токов на четыре паддиапазана, чта позволяет учитывать с одинаковой точностью потребление электроэllåðãèè как малыми потребителями (десятки ватт), так и потребление сотен киловатт при любой ассимметрии потребления по фазам, а также в обеспечении непрерывного контроля работоспособности счетчика с выдачей команды исправности, что повышает достоверность информации о потреблении электроэнергии эа счет исключения измерения потребляемой электроэнергии неисправным счетчиком.

Формула изобретения

1. Счетчик электроэнергии, содержащий измерительный блок, первый — третий трансформаторы напряжения и первый— третий трансформаторы тока, входы которых соединены с соответствующими фазными проводами сети, а первые выходы трансформаторов напряжения соединены

55 соответственно с первым -третьим входами измерительного блока, первые выходы трансформаторов тока соединены соответственно с четвертым — шестым входами измерительного блока, а также формирователь временных интервалов и вычислительный блок, отличающийся тем, что, с целью расширения динамического диапазона измеряемой энергии, вторые выходы трансформаторов напряжения и тоva соединены с первым групповым входом измерительного блока, второй — четвертый групповые входы измерительного блока соединены соответственно с первым — третьим групповыми выходами формирователя временных интервалов, первый и второй групповые выходы измерительного блока соединены соответственно с первым и вто- рым групповыми входами вычислительнога блока, седьмой вход измерительного блока — с выходам формирователя временных интервалов, первый и второй выходы измерительного блока с первым и BTopblM входами вычислительного блока, третий вход вычислительного блока являсгся входом тарифа, а четвертый вход — ьхадом сброса, первый выход вычислите1ьнаго блока является выходом информации.

2. Счетчик по и. 1, отличающийся тем, чта измерительный блок содер>кит первый — третий преобразователи тока, аналоговый преобразователь напряжения, перемножитель, формирователь косинуса, первый и второй коммутаторы, первый— третий выпрямители, входы которых соединены соответственно с первы 1 — третьим входами измерительного блока, à выхады— с перьым — третьим входами аналогового преобразователя напряжения, первый— третий преобразователи тока, входы которых соответственно соединечы с четвертым — шестым входами измерительного блока соответственна, а выходы —, с первым— третьим входами перемножителя, четвертый вход катарво соединен с ьыходом аналогового преобразователя напряжения, а групповой вход — с групповым входам QHc логавого преобразователя напряжения, первым групповым входом формирователя косинуса и с вторым групповым входам измерительного блока, выход перемна>кителя соединен с первыми входами первого и BTQрого коммутаторов, четвертый вход аналогового прео