Fernmesseinrichtung für den Verbrauch elektrischer Energie Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Fern messung des Verbrauches von elektrischer Energie.
Bei bekannten Einrichtungen dieser Art wird der Energiedurchsatz z. B. in Unterstationen eines Ener- gieverteilungsnetzes, in Kraftzentralen oder auch an geeigneten Verzweigungsstellen eines vermaschten Versorgungsnetzes für elektrische Energie mit so genannten Sendezählern gemessen.
Sendezähler besitzen neben einem normalen me chanischen Zählwerk einen mechanischen oder elek tronischen Impulsgeber, durch den bei jeder Um drehung oder nach jeweils einer bestimmten Anzahl von Umdrehungen der Zählerscheibe ein Signal in Form eines elektrischen Impulses über einen Signal kanal, der z. B. ein Kabel sein kann, an eine Sam melstelle gesendet wird.
Bei den bekannten Fernmesseinrichtungen ist je dem Impulsgeber eines jeden Sendezählers ein eige nes Impulszählwerk in der Sammelstelle zugeordnet, das durch jeden vom zugehörigen Sendezähler ein treffenden Impuls um eine Zähleinheit fortgeschaltet wird und das die jeweilige Impulssumme in digitaler Form anzeigt.
Die Abfrage der Zählergebnisse dauert bei den bekannten Einrichtungen verhältnismässig lange ; zwischen zwei aufeinanderfolgenden Ablesungen ein und desselben Impulszählwerkes liegt also eine ge raume Integrationszeit, wodurch die in den Impuls serien der Sendezähler als Impulsabstände enthalte nen Informationen über die momentanen Ver brauchswerte weitgehend verlorengehen.
Aus bekannten Impulszählwerken und Ablese geräten aufgebaute Fernmesseinrichtungen sind sehr umfangreich und kompliziert und erfordern ein un erwünschtes Mass an Wartung, obwohl sie bereits einen hohen und nicht mehr wesentlich steigerungs fähigen Entwicklungsstand erreicht haben. Die Träg- heit dieser Einrichtungen steht einem wirtschaftlichen Einsatz moderner elektronischer Datenverarbeitungs anlagen für die Auswertung der Messergebnisse ent gegen.
Um diese Nachteile grundsätzlich zu beheben, wird im folgenden eine Fernmesseinrichtung be schrieben, bei der bekannte elektronische Wirkungs gruppen in einen neuartigen WirkungSzusammen- hang gebracht sind und die sich gegenüber dem glei chen Zweck dienenden bekannten Einrichtungen durch einen einfachen, raumsparenden Aufbau, ge ringen Wartungsbedarf und vor allem durch eine hohe Messgeschwindigkeit auszeichnet, wobei eine Zeitraffung bei der Messwertbildung kurze Ablese perioden zulässt und den Einsatz elektronischer Da tenverarbeitungsanlagen zur Auswertung der Zähler informationen erlaubt.
Dadurch werden unter ande rem gänzlich neue, volkswirtschaflichen Gewinn brin gende Möglichkeiten für die Lastverteilung in aus gedehnten vermaschten Energieverteilungsnetzen er schlossen.
Diese Vorzüge einer Einrichtung zur Fernmes sung des Verbrauches von elektrischer Energie un ter Verwendung von Sendezählern, deren Signal impulse einer Sammelstelle zugeleitet werden, sind in einer für die vorliegende Erfindung kennzeichnen den Weise dadurch ermöglicht, dass in der Sammel stelle zwei elektronische Informationsspeicher zur unmittelbaren analogen Speicherung des Informa tionsinhaltes jeder in einer Ableseperiode eintreffen den Serie von Signalimpulsen jedes angeschlossenen Sendezählers angeordnet sind, wobei abwechselnd je weils einer der Informationsspeicher zur Impulsein gabe bereit ist und während des Speichervorganges eine geringe,
durch eine wählbare Integrationszeit be stimmte Arbeitsgeschwindigkeit besitzt, während der andere Informationsspeicher die in der vorausgegan- genen Ableseperiode gespeicherten Signalimpulse ausgibt und dabei für die Dauer der Ablesung eine vergleichsweise hohe Arbeitsgeschwindigkeit auf weist.
In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigen Fig. 1 ein Blockschema einer Fernmesseinrich tung und Fig. 2 ein Schaltungsdetail der Einrichtung.
In der Fig. 1 sind Sendezähler 1 angedeutet, de ren jeder einen Signalkontakt 2 besitzt. Von jedem Signalkontakt 2 führt ein Signalkanal 3 zur Sammel stelle und dort zu jeweils einer dem betreffenden Sendezähler zugeordneten Eingabeleitung 4, welche den Impulseingang einer Speichereinheit darstellt, de ren jede aus zwei Schreib- und Leseelementen, im vorliegenden Beispiel aus zwei Magnetköpfen 5, 6, mit Wahltoren 7 und 8 besteht.
Für jeden der in der Fig. 1 in willkürlicher An zahl dargestellten Sendezähler 1 muss in der Sam melstelle eine Speichereinheit vorgesehen sein ; aus- serdem ist eine zusätzliche Speichereinheit für einen Zeitmarkengeber 9 erforderlich.
Jedem Magnetkopf 5, 6 ist eine Magnetspur 10 auf einer als Informationsspeicher dienenden Ma gnetspeichertrommel 11 bzw. 12 zugeordnet. Die Magnetspeichertrommeln 11, 12 werden über je ein Schaltgetriebe 13 bzw. 14 durch je einen Elektro motor 15 bzw. 16 angetrieben.
Jedes der gezeichneten sechzehn Wahltore 7, 8 besitzt einen Steuereingang 17, einen Impulseingang 18 und einen Impulsausgang 19. Von einem Pro grammgeber 20 führen Steuerkanäle 21, 22 zu den Steuereingängen 17 der Wahltore 7, 8 sowie zu den Schaltgetrieben 13 und 14, während ein als Digital speicher ausgebildeter (Magnet-) Scheibenspeicher 23 über eine Wirkverbindung 24, und ein Umschlüssler 25 über eine Leitung 26 an den Programmgeber 20 angeschlossen sind, der ausserdem über eine Kom mandoleitung 27 mit einem Übertrager 28 und über eine Steuerleitung 29 mit einer dem Scheibenspeicher 23 zugeordneten Gruppe von Torschaltungen 30 ver bunden ist.
Sammelleitungen 31 und 32 führen die an den Impulsausgängen 19 aller der zu Sendezählern ge hörenden Wahltore 7, 8 auftretenden Signale einem Koinzidenzdiskriminator 33 zu, dem auch die Zeit impulse aus der Speichereinheit des Zeitmarken gebers 9 über eine Signalleitung 34 aufgeschaltet sind.
Der Koinzidenzdiskriminator 33 besitzt einen Zählausgang 35, von dem die zu zählenden Impulse über ein Zählwerk 36 und den Übertrager 28 zu einem Addierwerk 37 gelangen können, sowie einen Ausgang 38, der über einen Koinzidenzspeicher 39 und den Übertrager 28 sowie über ein Korrekturglied 40 ebenfalls mit dem Addierwerk 37 in Wirkverbin dung steht.
Das Addierwerk 37 arbeitet über Verbindungen 41 und 42 sowie über ein Schreib-Lesetor 43 und die Torschaltungen 30 mit dem Scheibenspeicher 23 zu- sammen. Eine Ausgangsleitung 44 verbindet die Tor schaltungen 30 mit dem Umschlüssler 25, der mittels einer Leitung 45 an einen Sender 46 angeschlossen ist. Ein Pfeil bezeichnet den Ausgang 47 des Senders 46, welcher ausserdem über eine Wählleitung 48 mit tels eines (nicht dargestellten) Messtellenwählers auf die Torschaltungen 30 wirkt.
Zur Erklärung der Wirkungsweise der gesamten Fernmesseinrichtung wird auch die Fig. 2 herange zogen, welche die Schaltung einer Speichereinheit näher veranschaulicht.
Im oberen Teil der Fig. 2 ist wieder einer der Sendezähler 1 mit dem Signalkontakt 2 angedeutet, der einerseits beim Punkt 49 an ein gegen Erde po sitives Potential und andererseits über den Signal kanal 3 an einen über einen Widerstand 50 geerdeten Schaltungspunkt 51 an die Eingabeleitung 4 ange schlossen ist. Die Eingabeleitung 4 verbindet die Ein gänge zweier elektronischer Schalter, im vorliegen den Beispiel die Emitter 52 und 53 zweier Schalt transistoren 54 und 55, deren Kollektoren 56 und 57 zu je einer Wicklungsanzapfung 58, 59 der Ma gnetköpfe 5 und 6 geführt sind.
Die Wicklungsenden 60 und 61 der Magnetköpfe 5 und 6 liegen auf Erd- potential, während die Wicklungsenden 62 und 63 über einen Widerstand 64 bzw. 65, Leitungen 66 bzw. 67 und eine Diode 68 bzw. 69 mit einem Sam melpunkt 70 in Verbindung stehen, wobei von den Leitr.ngen 66 und 67 je ein aus einem Kondensator 71 bzw. 72 und einer Diode 73 bzw. 74 bestehendes, auf Erdpotential führendes Integrierglied 75 bzw. 76 abzweigt.
Im Programmgeber 20 befinden sich unter ande rem vier Umschalter 77, 78, 79 und 80, vorzugs weise elektronische Schalter, zur Vertauschung der Potentiale von Steuerleitungen 81, 82, 83, 84, wo von die Steuerleitungen 81 und 82 von Erdpotential auf positives Potential gegen Erde, die Steuerleitun gen 83 und 84 von )Erdpotential auf negatives Po tential gegen Erde umgeschaltet werden können.
Es sei hier erwähnt, dass jeder der beiden im Programmgeber 20 zusammenlaufenden gleicharti gen Steuerkanäle 21 und 22 (vgl. die Fig. 1) aus den vier Steuerleitungen 81, 82, 83 und 84 besteht.
Die im oberen Teil der Fig. 2 dargestellte Spei chereinheit ist nun, ausgehend von Basiswiderstän den 85, 86, über Leitungen 87 und 88 an die Steuer leitungen 81 und 82, sowie von Schaltungspunkten 89 und 90 aus über Dioden 91 und 92 mittels Lei tungen 93 und 94 an die Steuerleitungen 83 und 84 angeschlossen.
Der Sammelpunkt 70 ist über einen Widerstand 95 geerdet und ausserdem mit der Steuerelektrode eines Ausgangsverstärkers, z. B. mit der Basis 96 eines Verstärkertransistors 97 verbunden, dessen Emitter 98 über einen Widerstand 99 an Erde und dessen Kollektor 100 über einen Widerstand 101 an negativen Potential gegen Erde liegt.
Vom Kollektor 100, dem Impulsausgang des Verstärkertransistors 97, führt eine Impulsleitung 102 über eine Diode 103 zu einem Schaltungspunkt 104, der einerseits über einen Widerstand 105 geer det ist und der andererseits als Anschlusspunkt der Speichereinheit an eine Sammelleitung 106 dient, welche zum Koinzidenzdiskriminator 33 führt. (Die Sammelleitung 106 in der Fig. 2 verkörpert die mit Rücksicht auf eine übersichtliche Darstellung in der Fig. 1 getrennt gezeichneten Sammelleitungen 31 und 32 und ist mit diesen identisch).
Eine Leitung 107 verbindet den Schaltungspunkt 104 mit einem nicht gezeichneten Koordinatenwähler im Programmgeber 20.
Durch von einer Klammer 108 symbolisch zu sammengefasste Abzweigungen von den Steuerleitun gen 81 bis 84 sowie durch eine Abzweigung<B>109</B> von der Sammelleitung <B>106</B> ist der Anschluss weiterer Speichereinheiten angedeutet. In der elektrischen Verbindung zwischen dem Schaltungspunkt 104 und der Sammelleitung 106 liegt eine Diode 110.
Die beiden in der Fig. 1 gezeigten Magnetspei- chertrommeln 11 und 12 dienen abwechselnd der Speicherung und der Ausgabe der von den Sende zählern gesendeten Signalimpulse, und zwar derart, dass, jeweils auf die eine Magnetspeichertrommel langsam eingegeben, während von der anderen Ma gnetspeichertrommel schnell abgelesen wird.
Mit der nun folgenden Betrachtung der Wir kungsweise des Erfindungsgegenstandes sei willkür lich in jener Zeitspanne, d. h. in jeder Ableseperiode des praktisch ununterbrochenen Betriebes der Fern- messeinrichtung begonnen, in welcher die Eingabe der Signalimpulse gerade auf die Magnetspeicher trommel 11 erfolgt. Die Arbeitsgeschwindigkeit, im vorliegenden Beispiel die Drehgeschwindigkeit der Magnetspeichertrommel 11, ist dabei so bemessen, dass diese innerhalb einer Ableseperiode nicht ganz eine Umdrehung vollführt.
Die Dauer einer Ableseperiode, das ist die bereits erwähnte Integrationszeit, und damit die Drehge schwindigkeit derjenigen Magnetspeichertrommel, auf welche eingegeben wird, richtet sich nach der jeweils gewünschten zeitlichen Auflösung, die mit der Fern- messeinrichtung für eine bestimmte Messaufgabe er zielt werden soll ; sie kann beispielsweise 15 Minu ten betragen.
In dem zunächst betrachteten Zeitabschnitt sind die Impulseingänge 18 aller den Magnetköpfen 5 der Magnetspeichertrommel 11 zugeordneten Wahltore 7 geöffnet und die Impulseingänge 18 der zu den Magnetköpfen 6 der Magnetspeichertrommel 12 ge hörenden Wahltore 8 geschlossen. Die Schalter 77 und 78 des Programmgebers 20 (vgl. die Fig. 2) ste hen dabei in der gezeichneten Stellung, so dass das Basispotential des Schalttransistors 54 abgesenkt, dieser also leitend ist, und andererseits ein positives Basispotential den Schalttransistor 55 sperrt.
Beim kurzzeitigen Schliessen des Sendekontaktes 2 im Sendezähler 1 fliesst über den Signalkanal 3 ein Stromstoss durch den Widerstand 50 und eben falls durch die Wicklung des Magnetkopfes 5 gegen Erde, wobei dieser Impuls auf der Magnetspeicher trommel 11 aufgezeichnet wird. Analoges gilt für die Signalimpulse der übrigen an die Einrichtung ange schlossenen Sendezähler.
Während dieses Vorganges sind die Impulsaus gänge 19 aller Wahltore 7 geschlossen und die Im pulsausgänge 19 aller Wahltore 8 geöffnet, wobei sich die Schalter 79 und 80 (Fig. 2) des Programm gebers 20 in der gezeichneten Stellung befinden, so dass der Schaltungspunkt 89 auf Erdpotential, der Schaltungspunkt 90 auf negativen Potential gegen Erde liegt. Dadurch können nur Impulse vom Ma gnetkopf 6, nicht aber vom Magnetkopf 5 zum Sam melpunkt 70 gelangen.
Kurz vor Beendigung der Ableseperiode schliesst der Programmgeber 20 jedoch auch die Impulsaus gänge 19 der Wahltore 8 und öffnet dafür deren Im pulseingänge 18 durch Umlegen der Umschalter 77 und 79. Alle von diesem Zeitpunkt an eintreffenden Signalimpulse werden daher auf beide Magnetspei- chertrommeln 11, 12 eingegeben.
Am Schluss der Ableseperiode sendet der Zeit markengeber 9 einen Zeitimpuls, der .als Zeitmarke auf beide Magnetspeichertrommeln 11, 12 gelangt. Gleichzeitig erhält der Programmgeber 20 ein Signal des Zeitmarkengebers 9 und bewirkt daraufhin fol gende Vorgänge Zunächst werden die Umschalter 77 bis 80 so betätigt, dass nunmehr alle Impuls,eingänge 18 der Wahltore 7 geschlossen und alle Impulsausgänge der selben geöffnet werden.
Die Rallen der beiden Ma- gnetspeichertrommeln sind damit vertauscht.
Die vorher auf die Magnetspeichertrommel 11 eingegebenen Impulse werden nunmehr abgelesen. Gleichzeitig mit der Umschaltung der Wahltore 7 hat das Schaltgetriebe 13 einen Umschaltbefehl erhalten und die Drehzahl der MagnetspeichertTommel 11 sba-rk erhöht, z. B. im Verhältnis 1 : 3600.
Der Programmgeber 20 wählt nun mittels eines Koordinatenwählers die einzelnen Spureinheiten nacheinander an, indem über die Leitung 107 (Fig. 2) der (ein Kriterium für die Durchlässigkeit der Im- pulsleitung 102 darstellende)
elektrische Zustand des Schaltungspunktes 104 in der Weise geändert wird, dass Impulse, die von der Magnetspeichertrommel 11 durch den Magnetkopf 5 abgelesen wurden und nun über den Sammelpunkt 70 und den Verstärkertran- sistoT 97 zum .Schaltungspunkt 104 gelangen, über die Sammelleitung 106 in den Koinzidenzdiskrimina- bor <B>33</B> einlaufen können,
von dem sie an das Impuls zählwerk 36 (Fig. 1) weitergeleitet werden.
Sobald eine Magnetspur 10 ausgezählt ist, steuert der Programmgeber 20 den Übertrager 28 aus, der nun das Zählergebnis aus dem Zählwerk 36 über- nimmt und es in digitaler Form dem Addierwerck 37 zuführt.
Gleichzeitig wird der Zählerstand, welcher vom ,gleichen Zähler in der vorausgehenden Ablese periode ermittelt worden ist, durch den Programm- geber 20 aus.
dem Scheibenspeicher 23 abgerufen und überc die Verbindung 42 in das Addierwerk 37 ein- gegeben, das nun den neuen Zählerstand errechnet und diesen über die Verbindung, 41 und das Schreib- Lesetor 43 in den Scheibenspeicher 23 zurückführt.
Die Ablesung aller Magnetspuren 10 vollzieht sich in der -gleichen Weise. Während der Ablesung einer Magnetspeichertromme1 bleibt der entspre chende Impulsausgang des Wahltores der dem Zeit markengeber 9 zugeordneten Speichereinheit ständig geöffnet. Am Schluss der Able.sungen wird die Ma gnetspeichertrommel 11 gelöscht und auf die Ein- gabedrehzahl zurückgeschaltet.
Nun wiederholt sich der bereits beschriebene Vorgang für die Magnetspeichertrommel 12, sobald die nächste Ableseperiode zu Ende ist.
Kurz vor dem Setzen der Zeitmarke durch den Zeitmarkengeber 9 wird wieder auf beide Magnets:peichertrommeln ein gegeben und bei Erscheinen der Zeitmarke nunmehr die Magnetspeichertrommel 12 auf Ablesung geschal tet und in gleicher Weise -abgelesen, wie bereits für die Magnetspeichertrommel 11 beschrieben.
Jede Zeitmarke bezeichnet das Ende der lau fenden und den Beginn der nächsten Ableseperiode. Die Auszählung der einzelnen Signalimpulse, deren jedem mitunter ein beträchtlicher Geldwert zu kommt, erfolgt von Zeitmarke zu Zeitmarke. Damit keiner der Signalimpulse verloren geht, werden diese, wie bereits erläutert, kurze Zeit vor und kurze Zeit nach dem Erscheinen einer Zeitmarke auf beide Ma- gnetspeichertrommdn gleichzeitig eingegeben, so dass sich die Registrierungen überdecken.
Nun ist @es möglich, dass Signalimpulse gleichzei tig mit der Zeitmarke eintreffen; es ist deshalb zu entscheiden, welcher Ableseperiode derartige Koin- zidenzimpulse zugezählt werden müssen.
Beispiels weise werden alle Koinzidenzimpulse am Ende einer Ableseperiode nicht der beendeten, dafür der folgen den Ableseperiode zugezählt, deren erster Signal impuls der Koinzidenzimpulse ist.
über das Vorlegen einer Gleichzeitigkeit von Signalimpulsen mit der Zeitmarke entscheidet der Koinzidenzdiskriminator 33 und gibt die Koinzidenz- tatsache in den Koinzidenz-peicher 39 ein.
Der Koin- zidenzfall wirrt nun mittels des Korrekturgliedes 40 bei der Errechnung des Zählerstandes durch das Ad dierwerk 37 berücksichtigt und zur Kontrolle die Tatsache, dass eine Korrektur erfolgt ist, zusammen mit dem errechneten Zählerstand im Scheibenspei cher 23 festgehalten.
Im Sender 46 befindet sich unter anderem ein Messtellenwähler, der vermittels der Torschaltungen 30 die im Scheibenspeicher 23 verzeichneten Zähler stände jedes einzelnen Sendezählers nach .einem selb ständigen Programm aufruft, worauf der Scheiben speicher 23 den verlangten Zähle.rstand an den Um- schlüssler 25 abgibt, welcher den Zählarstand, in einen geeigneten Kode übersetzt, dem Sender 46 zu führt.
Vom Sender 46 aus gelangen nun die verlangten Messwerte, die ein Abbild des differentiellen Ener- gieverbrauches darstellen, an eine zentrale AuswaTte- stelle, in der sie z. B. dekodiert und in einen Loch streifen übertragen werden. Diese Lochstreifen ste hen nun zur beliebigen Auswertung in einer elektro nischen Datenverarbeitungsanlage zur Verfügung, welche aus den eintreffenden Messwerten z. B. sofort den optimalen Netzzustand des betreffenden Energie verteilung snützes errechnet und über geeignete Ka näle entsprechende Schaltkommandos an Netzstatio nen sendet.
Auf eine einzige zentrale Auswertestelle können also zahlreiche der beschriebenen Fernmesseinrich- tungen arbeiten, da die Auszählung der registrierten Signalimpulse jeweils in einem Bruchteil einer Ab- leseperiode erfolgt, so dass eine elektronische Daten verarbeitungsanlage voll ausgenutzt werden kann.
Für eine Fernmesseinrichtung gemäss der Erfin dung sind Magnettrommeln und Magnetscheiben als Speicherelemente sehr geeignet, jedoch wären grund sätzlich auch andersartige Speicherelemente brauch bar.
Für die Magnetspeichertrommeln 11 und 12 würden beispielsweise Trommeln von 25 cm Um fang und 40 cm Länge genüaen, um die Signalim- pulse von 100 Sendezählern zu speichern, wenn von jedem Sendezähler je Ableseperiode etwa 4500 Si- gn.a@limpulse aufgezeichnet werden müssten. Die Zählgeschwindigkeit beim Auszählen der gespeicher ten Signalimpulse beträgt im vorliegenden Beispiel etwa 18 000 Impulse pro Sekunde.
Sollte es sich als vorteilhaft erweisen, Magnet- speichertromnmeln mit grösserem Umfang zu verwen den, so wird es mit Rücksicht auf die hohe Dreh zahl bei der Ables.ung zweckmässig sein, in jeder Speichereinheit nicht je Magnetspeichertrommal nur einen Magnetkopf, sondern deren mehrere anzuord nen und diese mit entsprechenden Torschaltung, -n zu versehen.
Als Variante wäre noch zu erwähnen, dass an Stelle von Zählerständen mit der beschriebenen Fern- messeinrichtung auch Verbrauchswerte übertragen werden können. Hierbei würde der Umschlüssler 25 unter Umgehung des Scheibenspeichers 23 unmittel bar aus dem Addierwerk 37 beliefert, wie dies in der Fig. 1 durch eine strichpunktierte Wirklinie angedeu tet ist. Der Programmgeber 20 muss in diesem Fall jedoch mit dem Sender 46 synchronisiert sein.
Bei geeigneter Ausbildung des Koinzidenad iskri- minators 33 und des Umschlüsslers 25 könnten bei Sendung reiner Verbrauchswerte auch der Koi-nzi- denzspeicher 39 und dass Addierwe:rk 36 entfallen, wodurch die Fornmesseinrichtung besonders einfach würde.