Система и способ для обнаружения незаконного использования многофазного счетчика

Система и способ для обнаружения незаконного использования многофазного счетчика

Реферат

 

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 пр