CH630467A5

CH630467A5 - Circuit arrangement for measuring electrical power and energy

Info

Publication number: CH630467A5
Application number: CH1358977A
Authority: CH
Inventors: Hartmut Dipl Ing Tschumpel
Original assignee: Licentia Gmbh
Priority date: 1976-11-12
Filing date: 1977-11-08
Publication date: 1982-06-15
Also published as: FR2392389A1; FR2392389B1; DE2651579A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung 35 zur Messung elektrischer Leistung und Energie, insbesondere für einen elektronischen Elektrizitätszähler. The invention relates to a circuit arrangement 35 for measuring electrical power and energy, in particular for an electronic electricity meter.

Derartige Elektrizitätszähler haben im allgemeinen ein Messwerk, das im wesentlichen aus einem elektronischen Multiplizierer zur Durchführung der Momentanmultiplikation der 40 Messgrössen Spannung und Strom und einem Quantisierer besteht, der das Produkt der Messgrössen in eine Impulsfolge umsetzt, deren Frequenz der Wirkleistung bzw. Blindleistung proportional ist. Eine solche Anordnung ist beispielsweise in der DE-OS-2 456 942 als bekannt vorausgesetzt. Electricity meters of this type generally have a measuring mechanism which essentially consists of an electronic multiplier for carrying out the instantaneous multiplication of the 40 measured variables voltage and current and a quantizer which converts the product of the measured variables into a pulse sequence, the frequency of which is proportional to the active power or reactive power. Such an arrangement is assumed to be known, for example, in DE-OS-2 456 942.

45 Der hierbei eingeschlagene messtechnische Weg gewährleistet eine fehlerfreie Verarbeitung auch oberwellenbehafteter Messgrössen. Dabei sind jedoch bei den bekannten Anordnungen zur Lösung der Messaufgabe grösstenteils analog arbeitende Schaltungen erforderlich, die sich einer Integration der Baueleso mente weitgehend entziehen und eine Verarbeitung mit Mikroprozessoren ausschliessen. Andere Anordnungen, die mit einem geringeren Anteil analoger Schaltungsteile auskommen, haben als Nachteil, dass sie bei oberwellenbehafteten Messgrössen fehlerhaft arbeiten. Das gleiche gilt für Schaltungen, bei denen die 55 Messgrössen von vornherein digitalisiert und erst dann weiterverarbeitet werden. 45 The metrological approach taken here ensures error-free processing of measured quantities with harmonics. However, in the known arrangements for solving the measurement task, largely analog circuits are required which largely elude integration of the construction elements and preclude processing with microprocessors. Other arrangements that manage with a smaller proportion of analog circuit parts have the disadvantage that they work incorrectly in the case of measurement values subject to harmonics. The same applies to circuits in which the 55 measurement variables are digitized from the outset and only then processed.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung zur Messung von elektrischer Leistung und Energie aufzuzeigen, die auch bei oberwellenbehafteten Messgrössen 60 fehlerfreie Ergebnisse ermöglicht und sich in vielen Schaltungsbereichen digital aufbauen lässt, wobei Mikroprozessoren zur Anwendung gelangen können. The invention is based on the object of demonstrating a circuit arrangement for measuring electrical power and energy which enables error-free results even in the case of measurement values subject to harmonics and can be digitally constructed in many circuit areas, microprocessors being able to be used.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass zwei Impulsgeneratoren vorgesehen sind, von denen der eine 65 mit der Summe und der andere mit der Differenz zweier von den Messgrössen Netzspannung und Verbraucherstrom abgeleiteter Spannungen so ausgesteuert werden, dass die Differenz ' der Frequenzen der am Ausgang der Generatoren entstehenden According to the invention, this object is achieved in that two pulse generators are provided, one of which 65 is controlled with the sum and the other with the difference between two voltages derived from the measured values of the mains voltage and the consumer current in such a way that the difference in the frequencies at the output of the Generators arise

3 3rd

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Impulsfolgen ein Mass für die elektrische Leistung ist und dass entweder die aufsummierten Impulse einer neuen Impulsfolge, welche durch die Differenz der Ausgangsimpulsfolgen der Generatoren gebildet wird, oder die aufsummierten Differenzen der durch Einzählen der Ausgangsimpulse der Generatoren in Zählwerke gebildeten Zählerstände ein Mass für die elektrische Energie sind. Pulse trains are a measure of the electrical power and that either the total pulses of a new pulse train, which is formed by the difference between the output pulse trains of the generators, or the total differences of the meter readings formed by counting the output pulses of the generators in counters, are a measure of the electrical energy are.

In zweckmässiger Ausgestaltung der Erfindung gemäss dem abhängigen Patentanspruch 2 bestehen die beiden identischen Impulsgeneratoren im wesentlichen jeweils aus einem Integrator und einem nachgeschalteten Komparator, von dessen Ausgang ein Schalter gesteuert wird, der je nach Schalterstellung eine Referenzspannung über einen Widerstand auf den Summationspunkt des zugehörigen Integrators führt, so dass jeweils eine Oszillatorschleife gebildet ist, die am Ausgang des Integrators Dreiecksignale und am Ausgang des Komparators Rechtecksignale erzeugt und deren Frequenz in dem einen Generator durch die Summe und in dem anderen Generator durch die Differenz der den Messgrössen Spannung und Strom proportionalen Spannungen, welche über Widerstände ebenfalls auf den Summationspunkt geführt werden, nach der Beziehung fi = fiu-kj (uu + Uj)2 bzw. f2 = f20 - k2 (u„ - Uj)2 ausgesteuert wird, wobei fj die Ausgangsimpulsfolgefrequenz des Impulsgenerators 1, In an expedient embodiment of the invention according to the dependent claim 2, the two identical pulse generators essentially each consist of an integrator and a downstream comparator, the output of which controls a switch which, depending on the switch position, leads a reference voltage via a resistor to the summation point of the associated integrator , so that in each case an oscillator loop is formed, which generates triangular signals at the output of the integrator and square-wave signals at the output of the comparator and whose frequency in one generator by the sum and in the other generator by the difference between the voltages and current proportional to the measured variables via resistors also to the summation point, according to the relationship fi = fiu-kj (uu + Uj) 2 or f2 = f20 - k2 (u „- Uj) 2, where fj is the output pulse repetition frequency of the pulse generator 1,

f2 die Ausgangsimpulsfolgefrequenz des Impulsgenerators 2, f2 the output pulse repetition frequency of the pulse generator 2,

fI0 die Maximumfrequenz des Impulsgenerators 1, fI0 the maximum frequency of the pulse generator 1,

f20 die Maximumfrequenz des Impulsgenerators 2, kj, k2 jeweils aus der Schaltung sich ergebende Konstanten, uu der Momentanwert der Messgrösse Spannung oder ein der Spannung proportionaler Wert, f20 the maximum frequency of the pulse generator 2, kj, k2, respectively constants resulting from the circuit, uu the instantaneous value of the measured variable voltage or a value proportional to the voltage,

U; eine der Messgrösse Strom proportionale Spannung bedeuten und U; mean a voltage proportional to the measured quantity current and

2u = u„ + U; der Summe der beiden letztgenannten Grössen sowie 2u = u "+ U; the sum of the last two sizes as well as

Au = uu — Uj der Differenz der beiden letztgenannten Grössen entsprechen. Au = uu - Uj correspond to the difference between the latter two quantities.

Die an den Ausgängen der Generatoren auftretenden Impulse werden danach in je einen Zähler eingezählt, und von den Zählerständen bildet ein nachfolgender Parallelsubtrahierer in bestimmten Zeitintervallen die Differenzen, welche anschliessend von einem Addierer aufsummiert werden, und die auf eine Anzeige gegebene Summe stellt ein Mass für die elektrische Energie dar. The pulses occurring at the outputs of the generators are then counted into a counter, and from the counter readings, a subsequent parallel subtractor forms the differences at certain time intervals, which are then summed up by an adder, and the sum given on a display is a measure of that electrical energy.

Ein als Ausführungsbeispiel der Erfindung aufgebauter elektronischer Elektrizitätszähler hat den Vorteil, dass er nahezu vollständig aus digitalen Schaltungsgruppen aufgebaut und daher unabhängig von der Linearität sowie den Drifteigenschaften analog arbeitender Bauelemente ist. Dadurch ist einerseits die Integration der einzelnen Funktionsblöcke oder die Verarbeitung mit Mikroprozessoren und damit ein preisgünstiger Aufbau leicht möglich, andererseits lässt sich über lange Betriebszeiten Genauigkeitskonstanz erreichen. An electronic electricity meter constructed as an exemplary embodiment of the invention has the advantage that it is built almost entirely from digital circuit groups and is therefore independent of the linearity and the drift properties of components operating in an analog manner. On the one hand, this makes the integration of the individual function blocks or processing with microprocessors and thus an inexpensive construction easy, and on the other hand, constant accuracy can be achieved over long operating times.

Weitere Merkmale von Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen 3-9 angegeben. Further features of embodiments of the invention are specified in dependent claims 3-9.

In der folgenden Beschreibung eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles der Schaltungsanordnung sei die Erfindung und deren Funktion näher erläutert. The invention and its function are explained in more detail in the following description of an exemplary embodiment of the circuit arrangement shown in the drawing.

Fig. 1 zeigt die Schaltungsanordnung in einem Blockschaltbild, während in Fig. 1 shows the circuit arrangement in a block diagram, while in

Fig. 2 die Schaltungsanordnung in einem allgemeinen Schaltbild dargestellt ist. Fig. 2 shows the circuit arrangement in a general circuit diagram.

Im Blockschaltbild nach Fig. 1 ist ein Impulsgenerator 1 angedeutet, dessen Ausgangsimpulsfolgefrequenz f j in folgender mathematischer Beziehung zur aussteuernden Spannung 2u steht: In the block diagram according to FIG. 1, a pulse generator 1 is indicated, the output pulse repetition frequency f j of which has the following mathematical relationship to the modulating voltage 2u:

fi = fio — ' (2u)2mit2u = uu + U; (1) fi = fio - '(2u) 2mit2u = uu + U; (1)

Für die Ausgangsimpulsfolgefrequenz f2 eines vollkommen identisch aufgebauten zweiten Generators 2 gilt entsprechend 5 die Abhängigkeit von der aussteuernden Spannung Au: For the output pulse repetition frequency f2 of a completely identical second generator 2, the dependence on the modulating voltage Au applies accordingly 5:

*2 = ho ~ k2 ' (Au)2 mit Au = uu - u; (2), * 2 = ho ~ k2 '(Au) 2 with Au = uu - u; (2),

wobei auch Au = u; — uu möglich ist. where also Au = u; - may be possible.

In den Gleichungen (1) für f t bzw. (2) für f2 bedeuten: 10 f io; ^20* Maximumfrequenz des Generators ; In equations (1) for f t and (2) for f2 mean: 10 f io; ^ 20 * maximum frequency of the generator;

k1; k2: Konstante, die sich aus der Schaltung ergeben ; k1; k2: constant resulting from the circuit;

uu: Momentanwert der Messgrösse Spannung oder ein der Spannung proportionaler Wert, der in bekannter Weise über Spannungswandler oder passive oder elektronische Spannungs-15 teiler, beispielsweise über Operationsverstärker hergeleitet wird; uu: instantaneous value of the measured variable voltage or a value proportional to the voltage, which is derived in a known manner via voltage converters or passive or electronic voltage dividers, for example via operational amplifiers;

uj: eine der Messgrösse Strom proportionale Spannung, die an einem Shunt oder der Bürde eines Stromwandlers aufgebaut wird. uj: a voltage proportional to the measured variable current, which is built up on a shunt or the burden of a current transformer.

20 Die Summe bzw. die Differenz der den Messgrössen Spannung und Strom proportionalen Werte 2u bzw. Au kann durch entsprechende Verknüpfung der Sekundärwicklungen der Spannungs-und Stromwandler oder über Addier- und Subtrahierschaltungen mit Operationsverstärkern erzeugt werden. 25 Von den an den Ausgängen der Generatoren auftretenden Impulsfolgen mit den Frequenzen fj und f2 entsprechend den vorgenannten mathematischen Beziehungen nach den Gleichungen (1) und (2) wird anschliessend die Differenz in Block 3 nach folgender Gleichung gebildet: 20 The sum or the difference of the values 2u and Au, which are proportional to the measured variables voltage and current, can be generated by appropriately linking the secondary windings of the voltage and current transformers or by adding and subtracting circuits with operational amplifiers. 25 The difference in block 3 is then formed from the pulse sequences occurring at the outputs of the generators with the frequencies fj and f2 in accordance with the aforementioned mathematical relationships according to equations (1) and (2):

30 30th

f2-fi = f20 - fio + ki • (u8 4- Uj)2 — k2 • (uu - Uj)2 (3) f2-fi = f20 - fio + ki • (u8 4- Uj) 2 - k2 • (uu - Uj) 2 (3)

Die Koeffizienten ki und k2 sind bei identischen Generatoren gleich, andernfalls können sie auf k = kx = k2 abgeglichen 35 werden. Ähnliches gilt für die Maximumfrequenzen f10 und f20, für die f0 = f 10 = f2o anzusetzen ist. Ist diese Bedingung durch die Generatoren nicht gegeben, so besteht neben dem Abgleich weiterhin noch die Möglichkeit, eine konstante Differenzfrequenz Af0 = f20 - fio in der Schaltung als Konstantfrequenz 40 abzuziehen. The coefficients ki and k2 are the same for identical generators, otherwise they can be adjusted to k = kx = k2. The same applies to the maximum frequencies f10 and f20, for which f0 = f 10 = f2o. If this condition is not given by the generators, in addition to the adjustment, there is still the possibility of subtracting a constant differential frequency Af0 = f20-fio in the circuit as constant frequency 40.

Bei entsprechend abgeglichenen Generatoren 1 und 2 ergibt sich aus der Gleichung (3) die Beziehung: In the case of generators 1 and 2 which are correspondingly balanced, equation (3) gives the relationship:

, *2 - fi = k • [(uu + Uj)2 - (u„ - Uj)2] (4) , * 2 - fi = k • [(uu + Uj) 2 - (u „- Uj) 2] (4)

45 45

Aufgrund des Zusammenhanges (uu -I- us)2 — (uu — Uj)2 = 4uu • u; folgt: Due to the relationship (uu -I- us) 2 - (uu - Uj) 2 = 4uu • u; follows:

f2 — fi = 4 k • uu • u; und mit p = uu • Uj ergibt sich für p: f2 - fi = 4 k • uu • u; and with p = uu • Uj for p:

In dieser Gleichung ist p proportional der gemessenen elektrischen Leistung und f21 = f2 — f l = Af, also die Differenz der 55 Frequenzen der Ausgangsimpulsfolgen der Generatoren 1 und 2. Die der Leistung proportionale Grösse p kann in geeigneter Weise auf eine Anzeige 4 oder durch Aufsummieren über die Zeit auf ein Zählwerk 5 gegeben werden, das damit die elektrische Energie anzeigt. In this equation, p is proportional to the measured electrical power and f21 = f2 - fl = Af, that is to say the difference between the 55 frequencies of the output pulse trains of generators 1 and 2. The quantity p proportional to the power can be suitably indicated on a display 4 or by summing up be given over time to a counter 5, which thus indicates the electrical energy.

60 Das Blockschaltbild (Fig. 1) ist im Schaltungsbeispiel (Fig. 2) zum besseren Verständnis der Erfindung genauer ausgeführt. Hierbei entsprechen die Schaltungsgruppen A und B den Impulsgeneratoren 1 bzw. 2 der Fig. 1, während die Schaltungsgruppen C und D zwei unterschiedliche Lösungswege zur Diffe-65 renzbildung der Frequenzen gemäss Block 3 in Fig. 1 enthalten. Bei den Schaltungsgruppen A und B der Fig. 2 handelt es sich um besonders geeignete Anordnungen, die, abgesehen von je einem linear arbeitenden Integrator je Impulsgenerator nur als 60 The block diagram (FIG. 1) is carried out in more detail in the circuit example (FIG. 2) for a better understanding of the invention. The circuit groups A and B correspond to the pulse generators 1 and 2 of FIG. 1, while the circuit groups C and D contain two different solutions for the differentiation of the frequencies according to block 3 in FIG. 1. Circuit groups A and B of FIG. 2 are particularly suitable arrangements which, apart from one linear integrator per pulse generator, are only as

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Schalter arbeitende Bauelemente enthalten. Grundsätzlich kann die Erfindung mit allen Generator- und Oszillatorschaltungen verwirklicht werden, die den mathematischen Zusammenhängen entsprechend den Gleichungen (1) und (2) gehorchen. Switch working components included. In principle, the invention can be implemented with all generator and oscillator circuits which obey the mathematical relationships according to equations (1) and (2).

In der Schaltungsgruppe A (entspricht Impulsgenerator 1 der Fig. 1) werden unmittelbar auf den Summationspunkt Pj eines als Integratori! arbeitenden Operationsverstärkers über Widerstände die Spannungen uu und u; und je nach Stellung eines Schalters Sx eine Referenzspannung +E oder — E geführt. Bei dem Schalter handelt es sich vorzugsweise um eine elektronische Schaltanordnung, beispielsweise um einen Junc-tion-FET, einen MOS-FET als Analogschalter oder um einen Operationsverstärker, der als Schalter betrieben wird. Die Steuerung des Schalters Sj erfolgt von einem den Ausgang des Generators bildenden Komparator Kx durch Rechteckimpulse mit der Frequenz Fi. Für Eu = 0 bzw. Au = 0 arbeitet die Schaltung bei richtiger Phasenlage der Aussteuerimpulse als Oszillatorschleife, so dass am Ausgang des Integrators Dreiecksignale entstehen, deren oberer und unterer Umschaltpunkt durch den Komparator bestimmt wird, dessen Ansprechschwelle wiederum von der Referenzspannung +E bzw. — E abgeleitet ist. Auch hier ist der Einsatz anderer Schwellwertschalter, beispielsweise der eines Schmitt-Trigger möglich. Beim Messen von elektrischer Leistung sind dagegen die Werte uu und U; 4= 0, bzw. beim Anliegen von Spannung ist uu #0 und die Ausgangsfrequenz fi des Generators wird entsprechend Gleichung (1) ausgesteuert. In circuit group A (corresponds to pulse generator 1 of FIG. 1), one as integratori! working operational amplifier via resistors the voltages uu and u; and depending on the position of a switch Sx, a reference voltage + E or - E is carried. The switch is preferably an electronic switching arrangement, for example a junction FET, a MOS-FET as an analog switch or an operational amplifier which is operated as a switch. The switch Sj is controlled by a comparator Kx forming the output of the generator by means of rectangular pulses with the frequency Fi. For Eu = 0 or Au = 0, the circuit works as an oscillator loop if the modulation pulse is in the correct phase, so that triangular signals are generated at the output of the integrator, the upper and lower switching point of which is determined by the comparator, the response threshold of which is in turn dependent on the reference voltage + E or - E is derived. Here, too, it is possible to use other threshold switches, such as a Schmitt trigger. In contrast, when measuring electrical power, the values are uu and U; 4 = 0, or when voltage is applied uu # 0 and the output frequency fi of the generator is controlled according to equation (1).

Der Funktionsablauf in der Schaltungsgruppe B (entspricht Impulsgenerator 2 in Fig. 1) ist der gleiche wie in der Schaltungsgruppe A, lediglich wird für u; das um 180° gedrehte Signal — Uj auf den Summationspunkt P2 des Integrators I2 gegeben. The functional sequence in circuit group B (corresponds to pulse generator 2 in FIG. 1) is the same as in circuit group A, only for u; the signal - Uj rotated by 180 ° is given to the summation point P2 of the integrator I2.

Die am Ausgang der Generatoren auftretenden Impulsfolgen mit den Frequenzen ft bzw. f2 können zur Bildung der Differenz der Frequenzen in einer Anordnung weiterverarbeitet werden, wie die Schaltungsgruppe C der Fig. 2 zeigt. Hierbei werden die Impulsfolgen getrennt in Zähler 6 bzw. 7 eingezählt. Anschliessend erfolgt in einem Parallelsubtrahierer 8 eine Differenzbildung der codierten, den beiden Frequenzen f x bzw. f2 entsprechenden Einzelwerte aus den beiden Zählern 6 bzw. 7 durch eine arithmetische gleichzeitig ablaufende Subtraktion. Die am Ausgang des Parallelsubtrahierers 8 entstehenden codierten Werte der algebraischen Differenzen werden sodann nach jedem Takt in einem nachgeschalteten Addierer 9 aufsummiert, wobei die Summe ein Mass für die gemessene elektrische Energie darstellt und in dem Anzeigegerät 10 registriert wird. The pulse sequences with the frequencies ft or f2 occurring at the output of the generators can be further processed in an arrangement to form the difference of the frequencies, as the circuit group C of FIG. 2 shows. The pulse sequences are counted separately in counters 6 and 7. Subsequently, in a parallel subtractor 8, a difference is formed between the coded individual values corresponding to the two frequencies f x and f2 from the two counters 6 and 7, respectively, by means of an arithmetic subtraction which runs simultaneously. The coded values of the algebraic differences occurring at the output of the parallel subtractor 8 are then added up in a downstream adder 9 after each cycle, the sum representing a measure of the measured electrical energy and registered in the display device 10.

5 Dabei wird die Leistung p = 5 The power p =

1 1

4k hl entsprechend Gleichung (5) als Zwischenergebnis nicht mehr dargestellt. 4k hl no longer shown as an intermediate result in accordance with equation (5).

Soll auch die Leistung angezeigt werden, so kann man einen anderen Lösungsweg beschreiben wie er in der Schaltungsgrup-io pe D der Fig: 2 als Alternative dargestellt ist. Hierbei werden die Impulsfolgen mit den Frequenzen f2 und f ! über eine Anti-koinzidenzschaltung 11, welche prinzipiell nicht erforderlich ist und lediglich der Flankendiskriminierung dient, auf den Vorwärts- bzw. Rückwärtszähleingang eines Umkehrzählers 12 ge-15 geben. In diesem findet eine echte Differenzbildung der beiden Ausgangsimpulsfolgen durch den Vorwärts- Rückwärtszählvor-gang statt und an dessen Übertragsausgang erscheint eine neue Impulsfolge, deren Impulse durch Aufsummieren die gemessene elektrische Arbeit wiedergeben und deren Frequenz propor-2c tional der Leistung p ist. Die mittlere Frequenz fm entspricht der Wirkleistung Pw. Die Impulse können über bekannte Ansteuerschaltungen auf elektronische oder mechanische Zählwerke 13 gegeben werden, so dass der Zählerstand die gemessene elektrische Energie ausweist. Es ist auch eine direkte Anzeige des 25 Zählerstandes an dem Anzeigegerät 14 möglich. If the power is also to be displayed, another solution can be described as it is shown as an alternative in the circuit group io pe D in FIG. 2. Here the pulse trains with the frequencies f2 and f! via an anti-coincidence circuit 11, which is not required in principle and only serves to discriminate the edges, on the up or down counter input of a reversing counter 12. A real difference is formed in the two output pulse sequences by the up-down counting process and a new pulse sequence appears at its carry output, the pulses of which reflect the measured electrical work by adding up and whose frequency is proportional to the power p. The average frequency fm corresponds to the active power Pw. The pulses can be given to electronic or mechanical counters 13 via known control circuits, so that the meter reading indicates the measured electrical energy. It is also possible to display the counter reading directly on the display device 14.

Die vorgeschlagene Schaltung erlaubt auch die Erfassung des Blindverbrauchs, wenn das Signal uu zunächst noch um 90° in der Phasenlage gedreht wird oder wenn im Drehstromsystem die senkrecht zur Phasenspannung uu gelegene Leiterspannung 30 verwendet wird, die sich wiederum als Differenz der übrigen beiden Phasenspannungen erzeugen lässt. Auch zur Erfassung des Scheinverbrauchs ist die Schaltung geeignet, wenn die Messgrössen zuvor in Effektivwerte umgeformt werden. The proposed circuit also allows the detection of the reactive consumption if the signal uu is initially rotated 90 ° in phase or if the three-phase system uu is used to use the line voltage 30, which is perpendicular to the phase voltage uu, which in turn can be generated as the difference between the other two phase voltages . The circuit is also suitable for recording the apparent consumption if the measured variables are converted into effective values beforehand.

Zur Messung der Leistung bzw. des Energieverbrauchs in 35 Mehrphasensystemen sind bei der vorgeschlagenen Schaltung lediglich für jede Phase die beiden Impulsgeneratoren 1,2 (Schaltungsgruppe A und B) vorzusehen und die Impulsfolgen der von 2u bzw. Au ausgesteuerten Generatoren zunächst additiv oder über koinzidenzunterdrückende Schaltungen auf je 40 einer gemeinsamen Impulsleitung zusammenzufassen und diese der Schaltungsgruppe C oder alternativ der Schaltungsgruppe D, wie bereits ausgeführt, aufzugeben. To measure the power or energy consumption in 35 multi-phase systems, the proposed circuit only requires the two pulse generators 1, 2 (circuit groups A and B) for each phase and the pulse trains of the generators driven by 2u or Au are initially additive or via coincidence-suppressing circuits on 40 each of a common pulse line and to give this up to circuit group C or alternatively circuit group D, as already stated.

C C.

1 Blatt Zeichnungen 1 sheet of drawings

Claims

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PATENT CLAIMS:

1. Circuit arrangement for measuring electrical power and energy, in particular for an electronic electricity meter, characterized in that two pulse generators (1, 2) are provided, one of which with the sum and the other with the difference between two of the measured variables Mains voltage and consumer current of derived voltages (uu, Uj) are controlled so that the difference in frequencies (fb f2) of the pulse trains at the output of the generators (1,2) is a measure of the electrical power and that either the summed pulses of one new pulse train, which is formed by the difference between the output pulse trains of the generators (1, 2) (D), or the summed up differences of the meter readings formed by counting the output pulses of the generators into counters are a measure of the electrical energy (C).

2. Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that both pulse generators (1, 2, A, B) essentially each consist of an integrator (Ix or I2) and a downstream comparator (Kx or K2), from the output of which one Switch (Sj or S2) is controlled, which, depending on the switch position, leads a reference voltage (+ E or - E) via a resistor to the summation point (Pt or P2) of the associated integrator, so that an oscillator loop is formed in each case Output of the integrator (Ix or I2) triangular signals and at the output of the comparator (Kj or K2) square wave signals and their frequency (fx or f2) in the one generator by the sum 2u = u „+ u; and in the other generator by the difference Au = u "- U; the voltages uu and U; which are proportional to the measured values voltage and current, and which are also led to the respective summation point (Pt or P2) via resistors, according to the relationship ^ = f10 - lq (Zu) 2 or f2 = f20 - k2 (Au) 2 is controlled, where f! the output pulse repetition frequency of the pulse generator

1,

f2 the output pulse repetition frequency of the pulse generator

2,

f10 the maximum frequency of the pulse generator 1,

f20 the maximum frequency of the pulse generator 2, kj, k2, respectively constants resulting from the circuit uu the instantaneous value of the measured variable voltage or a value proportional to the voltage,

U; mean a voltage proportional to the measured quantity current and

Eu = uu + U; the sum of the last two sizes as well as

Au = uu - U; correspond to the difference between the latter two sizes.

3. Circuit arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that the pulses occurring at the outputs of the pulse generators (A and B) with the frequencies fj and f2 are counted into a counter (6 and 7) and from the counter readings a subsequent parallel subtractor (8) forms the differences at certain time intervals, which are then summed up by an adder (9) and the sum given on a display (10) represents a measure of the electrical energy.

4. Circuit arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that the pulses occurring at the outputs of the pulse generators (A or B) with the frequencies fj or f2 are given to the up or down counting input of an inverting counter (12) and that the new pulses of a pulse train occurring at its carry output, the average frequency of which is proportional to the active power, are summed up in a counter (13) as a measure of the electrical energy.

5. Circuit arrangement according to one of the claims 1

to 4, characterized in that the measured quantities voltage uu and current us are reduced via converters and the signals Su = uu + U; or Au = uu - u; are generated by series or counter-series connection of the secondary weighing.

5 6. Circuit arrangement according to one of the claims 1 to 4, characterized in that the measured variable voltage uu directly, the measured variable current U; However, they are introduced into an electronic circuit via a shunt or converter and the input of an operational amplifier is used as the io summation point for the signals corresponding to the measured variables uu and uj.

7. Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that to detect the reactive power or the reactive consumption, the measured variable voltage uu at the input of the u pulse generators (1, 2) is rotated in the phase position by 90 ° or, in the case of a three-phase system, the conductor voltage lying perpendicular to the phase voltage is used.

8. Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that for detecting the apparent power or the

20 apparent consumption, the measured variables at the input of the pulse generators (1,2) are converted into effective values.

9. Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that for measuring the active, reactive or apparent power or the active, reactive and apparent consumption in

25 a multiphase system, two pulse generators are provided for each phase and the pulse sequences are based on the sum (2u) or difference (Au) of the measured variables. first generators are added together or via coincidence-suppressing circuits on a common pulse line.