RU2093836C1 - Electricity meter - Google Patents
Electricity meter Download PDFInfo
- Publication number
- RU2093836C1 RU2093836C1 RU93013095A RU93013095A RU2093836C1 RU 2093836 C1 RU2093836 C1 RU 2093836C1 RU 93013095 A RU93013095 A RU 93013095A RU 93013095 A RU93013095 A RU 93013095A RU 2093836 C1 RU2093836 C1 RU 2093836C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- converter
- current
- pulse
- output
- input
- Prior art date
Links
Landscapes
- Measurement Of Current Or Voltage (AREA)
- Arrangements For Transmission Of Measured Signals (AREA)
Abstract
Description
Предполагаемое изобретение относится к электроизмерительной технике и предназначено для коммерческого учета расхода электрической энергии в однофазных сетях. The alleged invention relates to electrical engineering and is intended for commercial metering of the consumption of electrical energy in single-phase networks.
Известны счетчики электрической энергии, содержащие первичный преобразователь напряжения, первичный преобразователь тока, выходы которых подключены соответственно к первому и второму входам множительного элемента, выход которого через частотно-импульсный преобразователь подключен к входу отсчетного устройства (А. с. N 494699 (СССР), МКИ G 01 R 11/50, 1975г. А.с. N 1689860 (СССР), МКИ G 01 R 11/00, 1991г.). Known electric energy meters containing a primary voltage converter, a primary current converter, the outputs of which are connected respectively to the first and second inputs of the multiplying element, the output of which through a pulse-frequency converter is connected to the input of the reading device (A. p. N 494699 (USSR), MKI G 01 R 11/50, 1975 A.S. N 1689860 (USSR), MKI G 01 R 11/00, 1991).
В известных счетчиках электрической энергии осуществляется перемножение сигналов, пропорциональных напряжению и току, преобразование полученного напряжения в частоту следования импульсов и суммирование этих импульсов с помощью отсчетного устройства. Погрешность электронных счетчиков для коммерческого учета электрической энергии однофазного тока составляет 1.2% (Орнатский П.П. Автоматические измерения и приборы (Аналоговые и цифровые). In known electric energy counters, the multiplication of signals proportional to voltage and current is carried out, the resulting voltage is converted to the pulse repetition rate, and these pulses are summed using a reading device. The error of electronic meters for commercial metering of single-phase current electric energy is 1.2% (P. Ornatsky. Automatic Measurements and Instruments (Analog and Digital).
Киев, Вища школа, 1986, с. 432; Бабицкий Ю.В. Пульман Б.Р. Современное состояние и тенденции развития счетчиков электрической энергии. М. ЦНИИТЭИПриборостроение, 1974, с. 50 52). Повышение точности счетчиков связано с увеличением их стоимости и экономически нецелесообразно. Вместе с тем, погрешности учета нежелательны как для энергоснабжающей организации, так и для клиентов. Особенно нежелательны погрешности, имеющие место при малых нагрузках, в том числе, отключении электроприемников у потребителя. Так счетчик с номинальным током 2А и напряжением 220В при погрешности 2% может за счет погрешностей нуля первичного преобразователя тока и множительного элемента увеличить за сутки показания на 0,53 кВт ч. Kiev, Vishka school, 1986, p. 432; Babitsky Yu.V. Pullman B.R. Current state and development trends of electric energy meters. M. TSNIITEIPriborostroenie, 1974, p. 50 52). Improving the accuracy of counters is associated with an increase in their cost and is not economically feasible. At the same time, metering errors are undesirable both for the energy supplying organization and for customers. Especially undesirable errors occurring at low loads, including the disconnection of power consumers. So a meter with a rated current of 2A and a voltage of 220V with an error of 2% can, due to zero errors of the primary current transducer and the multiplying element, increase the readings by 0.53 kWh per day.
Таким образом, недостаток известных счетчиков электрической энергии - низкая точность. Thus, the disadvantage of the known electric energy meters is low accuracy.
Из известных устройств наиболее близким по технической сущности к предлагаемому техническому решению является счетчик электрической энергии, содержащий первичный преобразователь напряжения и первичный преобразователь тока, выходы которых подключены соответственно к первому и второму входам множительного элемента, выход которого подключен к входу частотно-импульсного преобразователя, выход которого соединен с входом отсчетного устройства (Орнатский П.П. Автоматические измерения и приборы (аналоговые и цифровые). Of the known devices, the closest in technical essence to the proposed technical solution is an electric energy meter containing a primary voltage converter and a primary current converter, the outputs of which are connected respectively to the first and second inputs of the multiplier element, the output of which is connected to the input of a pulse-frequency converter, the output of which connected to the input of the reading device (P. Ornatsky. Automatic measurements and instruments (analog and digital).
Киев, Вища школа, 1986, с. 430, рис. 11.1,а). Kiev, Vishka school, 1986, p. 430, fig. 11.1, a).
В известном устройстве измерение расхода электроэнергии осуществляется путем умножения сигналов, пропорциональных напряжению и току, преобразования полученного произведения в частоту следования импульсов и суммирования этих импульсов с помощью отсчетного устройства. In the known device, the measurement of energy consumption is carried out by multiplying the signals proportional to the voltage and current, converting the resulting product to the pulse repetition rate and summing these pulses using a reading device.
Частота импульсов на входе отсчетного устройства определяется выражением
f Ku Ki Kui Kf Ui, (1)
где
Ku, Ki, Kui, Kf коэффициенты передачи соответственно первичного преобразователя напряжения, преобразователя тока, множительного элемента и частотно-импульсного преобразователя;
U, i напряжение и ток сети.The pulse frequency at the input of the reading device is determined by the expression
f K u K i K ui K f Ui, (1)
Where
K u , K i , K ui , K f transmission coefficients of the primary voltage converter, current converter, multiplier, and pulse-frequency converter, respectively;
U, i mains voltage and current.
Погрешность счетчика определяется погрешностями первичных преобразователей напряжения и тока, множительного элемента и частотно-импульсного преобразователя. При использовании резистивного делителя напряжения в качестве первичного преобразователя напряжения можно считать, что его погрешность обусловлена только изменениями коэффициента передачи, а смещение нуля пренебрежимо мало. В этом случае коэффициент передачи первичного преобразователя напряжения можно представить в виде
Ku=Kuo+Δku, (2)
где
Ku0 идеальный коэффициент передачи;
Δku погрешность коэффициента передачи.The error of the counter is determined by the errors of the primary voltage and current converters, the multiplier element and the pulse-frequency converter. When using a resistive voltage divider as a primary voltage converter, we can assume that its error is due only to changes in the transmission coefficient, and the zero offset is negligible. In this case, the transmission coefficient of the primary voltage converter can be represented as
K u = K uo + Δ ku , (2)
Where
K u0 ideal gear ratio;
Δ ku transmission coefficient error.
Выходной сигнал первичного преобразователя тока
Uп.т.= (Kio+ Δki)i +Δi, (3)
где
Ki0 идеальный коэффициент передачи датчика;
Δki- погрешность коэффициента передачи датчика;
Δi- погрешность смещения нуля.Primary Current Converter Output
U p.t. = (K io + Δ ki ) i + Δ i , (3)
Where
K i0 ideal transmittance of the sensor;
Δ ki is the error of the transmission coefficient of the sensor;
Δ i is the zero offset error.
Выходной сигнал множительного элемента
Uм.э.= KuKi(Kuio+ Δkui)Ui+Δui, (4)
где
Kui0 идеальный коэффициент передачи множительного элемента;
Δkui- погрешность коэффициента передачи;
Δui- погрешность смещения нуля множительного элемента.Multiplier Output
U m.e. = K u K i (K uio + Δ kui ) U i + Δ ui , (4)
Where
K ui0 is the ideal transmission coefficient of the multiplier;
Δ kui is the error of the transmission coefficient;
Δ ui is the zero offset error of the multiplying element.
Выходной частотно-импульсного преобразователя
Uчип= Uмэ(Kfo+ Δkf)+Δf, (5)
где
Kf0 идеальный коэффициент передачи частотно-импульсного преобразователя;
Δkf- погрешность коэффициента передачи;
Δf- погрешность смещения нуля.Pulse frequency converter output
U chip = U me (K fo + Δ kf ) + Δ f , (5)
Where
K f0 ideal transfer coefficient of the pulse-frequency converter;
Δ kf is the error of the transmission coefficient;
Δ f is the zero offset error.
Подставив выражения (2) (5) в уравнение (1), получим
Преобразовав уравнение (6) и пренебрегая величинами второго и более порядков малости, получим уравнение:
При отсутствии нагрузки (i=0) согласно (6) частота выходных импульсов
f=Kfo•Δui+Δf
определяется смещением нуля множительного элемента Δui смещением нуля частотно-импульсного преобразователя Δf и зависит от коэффициента передачи частотно-импульсного преобразователя.Substituting expressions (2) (5) into equation (1), we obtain
Transforming equation (6) and neglecting the values of the second or more orders of smallness, we obtain the equation:
In the absence of load (i = 0) according to (6), the frequency of the output pulses
f = K fo • Δ ui + Δ f
is determined by the zero offset of the multiplier element Δ ui by the zero offset of the pulse-frequency converter Δ f and depends on the transmission coefficient of the pulse-frequency converter.
Следовательно, при отсутствии нагрузки счетчик из-за неидеальности элементов формирует и подсчитывает импульсы. При коммерческом учете это может послужить причиной обоснованных претензий со стороны потребителя. Кроме того, при малых нагрузках результаты измерения расхода электроэнергии соизмеримы с погрешностью счетчика. Therefore, in the absence of load, the counter forms and counts pulses due to non-ideal elements. In commercial accounting, this can cause legitimate claims by the consumer. In addition, at low loads, the results of measuring the energy consumption are commensurate with the error of the meter.
Таким образом, недостаток известного счетчика электрической энергии - низкая точность при малых нагрузках. Thus, a disadvantage of the known electric energy meter is its low accuracy at low loads.
Цель предполагаемого изобретения повышение точности при малых нагрузках сети. The purpose of the proposed invention is improving accuracy at low network loads.
Поставленная цель достигается тем, что в известный счетчик электрической энергии, содержащий первичный преобразователь напряжения и первичный преобразователь тока, выходы которых подключены соответственно к первому и второму входам множительного элемента, выход которого подключен к входу частотно-импульсного преобразователя, и отсчетное устройство, дополнительно введены преобразователь активной составляющей тока, пороговый элемент и элемент И, первый вход которого подключен к выходу частотно-импульсного преобразователя, второй вход подключен через последовательно соединенные преобразователь активной составляющей тока и пороговый элемент к выходу первичного преобразователя тока, а выход соединен с отсчетным устройством, управляющий вход преобразователя активной составляющей тока подключен к выходу первичного преобразователя напряжения. This goal is achieved by the fact that in the known electric energy meter containing a primary voltage converter and a primary current converter, the outputs of which are connected respectively to the first and second inputs of the multiplying element, the output of which is connected to the input of the pulse-frequency converter, and a reading device, the converter is additionally introduced active component of the current, the threshold element and the element And, the first input of which is connected to the output of the pulse-frequency converter, the second input The od is connected through a series-connected converter of the active current component and the threshold element to the output of the primary current converter, and the output is connected to a reading device, the control input of the converter of the active current component is connected to the output of the primary voltage converter.
По сравнению с наиболее близким аналогичным решением заявляемое техническое решение имеет дополнительно следующие новые признаки:
преобразователь активной составляющей тока;
пороговый элемент;
элемент И.Compared with the closest similar solution, the claimed technical solution additionally has the following new features:
converter of the active component of current;
threshold element;
element I.
Следовательно, заявляемое техническое решение соответствует требованию "новизна". Therefore, the claimed technical solution meets the requirement of "novelty."
Предлагаемый счетчик электрической энергии обеспечивает повышение точности измерений при малых токах нагрузки, в том числе, при отключении электроприемников у потребителя. Повышение точности достигается путем запрещения счета импульсов при токах, соответствующих допустимой погрешности счетчика. The proposed electric energy meter provides improved measurement accuracy at low load currents, including when disconnecting electrical consumers from the consumer. Improving accuracy is achieved by prohibiting pulse counting at currents corresponding to the permissible error of the counter.
Следовательно, предполагаемое изобретение соответствует требованию "положительный эффект". Therefore, the alleged invention meets the requirement of "positive effect".
По каждому отличительному признаку проведен поиск известных технических решений в области электроизмерительной техники. Преобразователи активной составляющей тока, пороговые элементы и элементы И, выполняющие аналогичные функции, в известных счетчиках электрической энергии не обнаружены. For each distinguishing feature, a search is made for known technical solutions in the field of electrical engineering. Converters of the active component of the current, threshold elements, and AND elements performing similar functions have not been detected in known electric energy meters.
Следовательно, предлагаемое техническое решение соответствует требованию "существенные отличия". Therefore, the proposed technical solution meets the requirement of "significant differences".
Сущность предлагаемого способа поясняется чертежом, на котором приведена функциональная схема счетчика электрической энергии. Счетчик содержит первичный преобразователь напряжения 1, первичный преобразователь тока 2, множительный элемент 3, преобразователь активной составляющей тока 4, частотно-импульсный преобразователь 5, пороговый элемент 6, элемент И 7, отсчетное устройство 8. The essence of the proposed method is illustrated in the drawing, which shows the functional diagram of the electric energy meter. The counter contains a primary voltage converter 1, a primary current converter 2, a multiplier 3, an active current component 4, a pulse-frequency converter 5, a threshold element 6, an And 7 element, a reading device 8.
В счетчике электрической энергии выходы первичного преобразователя напряжения 1 и первичного преобразователя тока 2 подключены соответственно к первому и второму входам множительного элемента 3, выход которого через частотно-импульсный преобразователь 5 подключен к первому входу элемента И, второй вход которого через последовательно соединенные преобразователь активной составляющей тока и пороговый элемент 6 к выходу первичного преобразователя тока 2, а выход соединен с отсчетным устройством 8, управляющий вход преобразователя активной составляющей тока подключен к выходу первичного преобразователя напряжения. In the electric energy meter, the outputs of the primary voltage converter 1 and the primary current converter 2 are connected respectively to the first and second inputs of the multiplying element 3, the output of which through the pulse-frequency converter 5 is connected to the first input of the element And, the second input of which is connected through the converter of the active component of the current and a threshold element 6 to the output of the primary current transducer 2, and the output is connected to the reading device 8, the control input of the converter is active The current component is connected to the output of the primary voltage converter.
Счетчик электрической энергии работает следующим образом. Напряжение питающей электрической сети преобразуется с помощью первичного преобразователя напряжения 1 в потенциальный сигнал
U1 K1U,
где
K1 коэффициент передачи первичного преобразователя напряжения 1.The electric energy meter operates as follows. The voltage of the supply network is converted using a primary voltage converter 1 into a potential signal
U 1 K 1 U,
Where
K 1 the transmission coefficient of the primary voltage Converter 1.
Ток i преобразователя тока 2 в напряжение
U2 K2i,
где
K2 коэффициент передачи первичного тока 1.Current i of current converter 2 to voltage
U 2 K 2 i,
Where
K 2 primary current transfer coefficient 1.
Выходные сигналы первичных преобразователей напряжения 1 тока 2 поступают на входы множительного элемента 3, на выходе которого формируется напряжение
U3 K1•K2•K3•U•i,
где
K3 коэффициент передачи множительного элемента 3.The output signals of the primary voltage converters 1 current 2 are fed to the inputs of the multiplying element 3, the output of which is formed voltage
U 3 K 1 • K 2 • K 3 • U • i,
Where
K 3 transmission coefficient of the multiplier element 3.
Сигнал U3 с выхода множительного элемента 3 поступает на вход частотно-импульсного преобразователя 5, на выходе которого формируются импульсы, следующие с частотой
f5 K1•K2•K3•K5•U•i,
где
K5 коэффициент передачи частотно-импульсного преобразователя.The signal U 3 from the output of the multiplying element 3 is fed to the input of the pulse-frequency converter 5, at the output of which pulses are formed, following with a frequency
f 5 K 1 • K 2 • K 3 • K 5 • U • i,
Where
K 5 transfer coefficient of the pulse-frequency converter.
Сигнал U2 с выхода первичного преобразователя тока 2 поступает также на вход преобразователя активной составляющей тока 4, выходное напряжение которого действует на входе порогового элемента 6. Если выходной сигнал преобразователя активной составляющей тока 4
U4 < U0,
где
U0 напряжение, пропорциональное заданному минимальному уровню измеряемого тока,
выходной сигнал порогового элемента 6 U6 0. Следовательно, в этом случае выходной сигнал элемента И 7 равен 0 и счета импульсов не происходит.The signal U 2 from the output of the primary current transducer 2 is also fed to the input of the transducer of the active current component 4, the output voltage of which acts at the input of the threshold element 6. If the output signal of the transducer of the active current component 4
U 4 <U 0 ,
Where
U 0 voltage, proportional to the specified minimum level of the measured current,
the output signal of the threshold element 6 U 6 0. Therefore, in this case, the output signal of the element And 7 is 0 and pulse counting does not occur.
Если U4≥U0, выходной сигнал порогового элемента 6 принимает значение U6 Uе, где Uе напряжение, соответствующее уровню логической единицы. Напряжение U6 Uе поступает на второй вход элемента И 7, благодаря чему разрешается счет импульсов, поступающих с выхода частотно-импульсного преобразователя 5, для отсчетного устройства 8. В результате в отсчетном устройстве записывается число
пропорциональное расходу активной энергии.If U 4 ≥U 0 , the output signal of the threshold element 6 takes the value U 6 U e , where U e is the voltage corresponding to the level of a logical unit. The voltage U 6 U e is supplied to the second input of the And 7 element, due to which the count of pulses from the output of the pulse-frequency converter 5 is allowed for the reading device 8. As a result, the number is written in the reading device
proportional to the consumption of active energy.
Таким образом, измерение расхода активной энергии происходит при активном токе, превышающем заданный уровень I0. В результате этого исключается погрешность счетчика при малой нагрузке, обусловленная смещениями нулей множительного элемента 3 и частотно-импульсного преобразователя 5.Thus, the measurement of active energy consumption occurs at an active current exceeding a predetermined level of I 0 . As a result of this, the error of the counter at low load due to the displacements of the zeros of the multiplying element 3 and the pulse-frequency converter 5 is eliminated.
Величину порогового значения тока I0 следует выбирать в зависимости от номинального тока Iн счетчика и допустимой относительной погрешности δ (%) по формуле:
Io=δIH/100%
Например, для счетчика с параметрами Iн 5 А, δ 2% значение I0 0,1 А.The threshold value of the current I 0 should be selected depending on the rated current I n of the meter and the permissible relative error δ (%) according to the formula:
I o = δI H / 100%
For example, for a meter with parameters I n 5 A, δ 2%, I 0 0.1 A.
Таким образом, введение дополнительно в известный счетчик электрической энергии преобразователя активной составляющей тока, порогового элемента и элемента И позволяет повысить точность учета активной энергии при малых нагрузках. Thus, the addition of an active component of the current, a threshold element, and an And element to a known electric energy meter of the converter can improve the accuracy of accounting for active energy at low loads.
Использование предлагаемого счетчика электрической энергии для коммерческого учета расхода активной электроэнергии позволит повысить точность и обоснованность расчетов за электроэнергию. The use of the proposed electric energy meter for commercial metering of active electricity consumption will improve the accuracy and validity of electricity calculations.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU93013095A RU2093836C1 (en) | 1993-03-10 | 1993-03-10 | Electricity meter |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU93013095A RU2093836C1 (en) | 1993-03-10 | 1993-03-10 | Electricity meter |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU93013095A RU93013095A (en) | 1995-07-09 |
| RU2093836C1 true RU2093836C1 (en) | 1997-10-20 |
Family
ID=20138541
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU93013095A RU2093836C1 (en) | 1993-03-10 | 1993-03-10 | Electricity meter |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2093836C1 (en) |
-
1993
- 1993-03-10 RU RU93013095A patent/RU2093836C1/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 1. SU, авторское свидетельство, 168986С, кл. G 01 R 11/00, 1991. 2. Мокин Б.И., Выговский Ю.Ф. Автоматические регуляторы в электрических сетях. - Киев.: Техника, 1985, с.54 и 65. 3. Орнатский П.П. Автоматические измерения и приборы. - Киев.: Вища школа, 1986, с.430, рис.II. 1,а. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5124624A (en) | Arrangement for electrical measurement | |
| US4495463A (en) | Electronic watt and/or watthour measuring circuit having active load terminated current sensor for sensing current and providing automatic zero-offset of current sensor DC offset error potentials | |
| AU676998B2 (en) | Solid state electric power usage meter and method for determining power usage | |
| US4250449A (en) | Digital electric energy measuring circuit | |
| US4345311A (en) | Electronic kilowatt-hour meter for measuring electrical energy consumption | |
| US4182983A (en) | Electronic AC electric energy measuring circuit | |
| US6429637B1 (en) | Electronic power meter with phase and non-linearity compensation | |
| US4535287A (en) | Electronic watt/watthour meter with automatic error correction and high frequency digital output | |
| KR840002378B1 (en) | Electronic watthour meter | |
| US4056774A (en) | Electronic watthour meter circuit | |
| US4291377A (en) | Apparatus for measuring electrical power | |
| EP0240102A2 (en) | Power meter having self-test function | |
| EP0308924B1 (en) | Multiplier and watt-hour meter | |
| US4405987A (en) | Measuring processes and apparatus for determining tariff values for energy consumers | |
| CN103499733A (en) | Circuit and method for high-precision voltage detection | |
| US4774457A (en) | Electric power measuring devices | |
| US3961257A (en) | Single phase 3-wire electronic electrical energy meter | |
| RU2093836C1 (en) | Electricity meter | |
| GB2094989A (en) | Electronic watthour meter | |
| Kumar et al. | Frequency deviation transducer for power system applications | |
| US6031369A (en) | Electricity meter having circuitry for selecting the conditioning of a power signal according to the polarity of an A.C. mains signal | |
| RU2111498C1 (en) | Electric energy meter | |
| SU375560A1 (en) | DEVICE FOR MEASUREMENT OF ELECTRICAL ENERGY | |
| SU1486937A1 (en) | Electric power meter | |
| KR860000293B1 (en) | Electronic watthour meter |