CH668131A5 - Procede de mesure d'energie electrique au moyen d'un watt-heuremetre electronique a multiplication numerique. - Google Patents

Procede de mesure d'energie electrique au moyen d'un watt-heuremetre electronique a multiplication numerique. Download PDF

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CH668131A5 CH2463/86A CH246386A CH668131A5 CH 668131 A5 CH668131 A5 CH 668131A5 CH 2463/86 A CH2463/86 A CH 2463/86A CH 246386 A CH246386 A CH 246386A CH 668131 A5 CH668131 A5 CH 668131A5
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R21/00—Arrangements for measuring electric power or power factor

Description

DESCRIPTION La présente invention concerne un procédé de mesure d'énergie électrique et, plus particulièrement, un procédé pour mesurer une énergie électrique en utilisant un watt-heuremètre électronique à multiplication numérique.
On va d'abord décrire, à titre comparatif, l'état de la technique antérieure en se référant à la figure 3 du dessin annexé.
Cette figure 3 est un schéma bloc d'un watt-heuremètre électronique à multiplication numérique, désigné dans son ensemble par le chiffre de référence 20, utilisé pour la mesure de l'énergie électrique de la manière usuelle.
A la figure 3, les chiffres de référence 1 et 2 désignent les bornes d'entrée d'un watt-heuremètre électronique auxquelles on applique respectivement une tension et un courant d'un circuit à mesurer, la borne d'entrée 1 étant raccordée à un contact 3a d'un premier commutateur 3, alors que la borne d'entrée 2 est raccordée à un autre contact 3b de ce commutateur. D'autre part, un contact commun 3c du premier commutateur 3 est raccordé à un contact 4a d'un second commutateur 4 dont un autre contact 4b est raccordé à un potentiel de référence. En outre, un contact commun 4c du second commutateur 4 est raccordé à une entrée d'un convertisseur analogique/numérique 5 dont la sortie est raccordée à une ligne omnibus 10 qui s'étend de façon à réaliser l'interconnexion entre le convertisseur analogique/numérique 5, une unité de traitement central (désignée en anglais par les termes de central processing unit .et à laquelle on se référera dans la suite de la description par les initiales CPU) 6, une mémoire du type dit «read-only» (ROM) 7 qui permet de mettre en mémoire les instructions, etc., qui doivent être exécutées par le CPU 6, de façon à faire fonctionner le watt-heuremètre électronique 20, une mémoire à accès aléatoire (RAM) 8 pour la mise en mémoire des paramètres temporaires, et une interface (I/O) 9.
L'interface I/O est raccordée par l'intermédiaire d'une ligne d'entrée 11 au premier commutateur 3, au second commutateur 4 et à une borne d'entrée de commande du convertisseur analogique/numérique 5 tout en étant raccordée par une ligne de signal 12 à une borne de sortie 13 du watt-heuremètre électronique 20. La RAM 8 comprend un registre pour la mise en mémoire d'une valeur de puissance momentanée calculée par le CPU 6.
On va maintenant décrire le fonctionnement du watt-heure électronique à multiplication numérique ayant l'agencement qui vient d'être indiqué, en se référant au schéma logique représenté à la figure 4 du dessin annexé.
Le CPU 6 procède périodiquement à la lecture des instructions séquentielles mises en mémoire dans la ROM 7 puis il décode et exécute ces instructions. Tout d'abord, un signal de commande de commutation est émis par l'intermédiaire de la ligne de sortie 11 de façon à raccorder le contact commun 4c du second commutateur 4 au contact 4b ce qui introduit la tension de référence dans le convertisseur analogique/numérique 5 (pas 211). On introduit dans la RAM 8, par l'intermédiaire de la ligne omnibus 10 et on y met en mémoire (opération 213) une valeur numérique de sortie du convertisseur analogique/numérique 5 correspondant à la tension susmentionnée, c'est-à-dire une valeur numérique correspondant au décalage dans le convertisseur analogique/numérique 5. Après mise en mémoire de la valeur numérique dans la RAM 8, lors du pas 213, des signaux de commande de commutation sont émis, par l'intermédiaire de l'interface I/O 9 et de la ligne de sortie 11, de façon à connecter le second commutateur 4 au contact 4a et également à connecter le contact commun 3c du premier commutateur 3 au contact 3a, respectivement, de sorte qu'une tension de charge appliquée à la borne d'entrée 1 est introduite dans le convertisseur analogique/numérique 5 (pas 215). La tension de charge ainsi introduite dans le convertisseur analogique/numérique 5 au cours du pas 215 est convertie en une valeur numérique correspondant à la tension de charge (pas 217). Du fait que cette valeur numérique comprend l'écart résiduel permanent engendré, dans le convertisseur analogique/ numérique 5, etc., l'effet pernicieux de cet écart est supprimé en lui retranchant la valeur numérique susmentionnée, correspondant au décalage du convertisseur analogique/numérique 5 et mis en mémoire au cours du pas 213, ce qui permet d'obtenir une valeur numérique correspondant à la tension d'entrée (pas 219).
Après avoir ainsi calculé au cours du pas 219 la tension d'entrée débarrassée de l'écart résiduel permanent, un signal de commande de commutateur est émis, par l'intermédiaire de l'interface I/O 9 et de la ligne de sortie 11, de façon à modifier le raccordement du premier commutateur 3 en le faisant passer du contact 3a au contact 3b ce qui introduit le courant de charge entrant par la borne d'entrée 2 dans le convertisseur analogique/numérique (pas 221). Le courant de charge introduit dans le convertisseur analogique/numérique 5, au cours du pas 221, est converti en une valeur numérique correspondant au courant de charge (pas 223). Du fait que cette valeur numérique comprend l'écart résiduel permanent engendré dans le convertisseur analogique/numérique 5, etc., on soustrait la valeur numérique susmentionnée, correspondant à un tel écart du convertisseur analogique/numérique 5 et mis en mémoire au cours du pas 213, de façon à obtenir une valeur numérique correspondant au courant d'entrée après élimination de l'effet pernicieux de l'écart résiduel permanent (pas 225). Après calcul de la valeur numérique correspondant au courant d'entrée débarrassé de l'écart résiduel permanent, lors du pas 225, cette valeur numérique est multipliée (pas 227) par la valeur numérique précédemment obtenue au cours du pas 219 et on introduit le résultat, en tant que valeur de puissance momentanée du circuit mesuré dans le registre incorporé dans la RAM 8 et on l'accumule ensuite dans le registre (pas 229). Après quoi, on répète périodiquement la succession d'opérations allant du pas 211 au pas 229 de sorte que les valeurs de puissance momentanées débarrassées de l'écart résiduel permanent sont introduites et accumulées dans le registre et, lorsque l'on atteint l'accumulation correspondant à une valeur prédéterminée (pas 231), la s
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valeur susmentionnée est envoyée sur la borne de sortie 13, par l'intermédiaire de l'interface I/O 9 et de la ligne de signal 12 (pas 233) tout en remettant le registre à zéro (pas 235).
Lors de la mesure d'énergie électrique de type connu, accomplie au moyen du watt-heuremètre électronique à multiplication numérique 20 de type usuel décrit ci-dessus, il est souhaitable que la période d'opérations en séries allant de la conversion analogique/numérique à la multiplication et à l'accumulation soit aussi courte que possible en vue d'améliorer les caractéristiques de distorsion dans la forme d'onde d'entrée et, à titre d'exemple, dans le cas où l'on répète 200 fois la suite d'opérations allant du pas 211 au pas 229 avec une fréquence de 50 Hz, cette période doit être de 100 microsecondes.
Toutefois, pour répéter 200 fois les pas 211 à 229 au cours d'une période de 100 microsecondes, la CPU 6 et les autres composants utilisés doivent être capables d'effectuer des opérations suffisamment rapides. En conséquence, il s'est posé jusqu'à présent un problème résultant du fait qu'une mesure de haute précision est impossible en utilisant un watt-heuremètre électronique du type à multiplication numérique à faible perte de coût réduit.
La présente invention a pour but de permettre d'éliminer les difficultés susmentionnées.
A cet effet, le procédé de mesure d'énergie électrique fournie à une charge selon la présente invention est caractérisé en ce qu'il comprend les opérations suivantes:
échantillonnage d'une valeur analogique représentative de la tension et/ou du courant de cette charge et répétition de telles opérations d'échantillonnage un nombre de fois prédéterminé;
conversion de chacune des valeurs analogiques ainsi échantillonnées en une valeur numérique et accumulation des valeurs numériques jusqu'à ce que le nombre prédéterminé d'opérations d'échantillonnage soit atteint;
après avoir atteint le nombre prédéterminé d'opérations d'échantillonnage, division des valeurs accumulées par ce nombre de façon à calculer une valeur numérique moyenne par opérations d'échantillonnage; et correction de la valeur échantillonnée, lors de la période d'échantillonnage suivante, en utilisant ladite valeur numérique moyenne comme valeur de correction d'écart.
Le procédé conforme à l'invention peut être mis en œuvre en échantillonnant soit le courant soit la tension d'une charge et il permet d'obtenir un résultat de mesure satisfaisant avec une très grande précision. Toutefois, les meilleurs résultats sont obtenus en échantillonnant à la fois le courant et la tension.
Conformément à ce procédé, l'écart résiduel permanent engendré dans le convertisseur analogique/numérique peut être corrigé par la valeur moyenne du courant ou de la tension échantillonnée au cours d'une période de durée prédéterminée, ce qui permet d'éliminer les opérations connues de mesure de l'écart résiduel permanent dans le convertisseur analogique/numérique en permettant ainsi d'effectuer une mesure rapide.
On va maintenant donner un exemple détaillé de mise en œuvre du procédé selon l'invention, à titre non limitatif, en se référant au dessin annexé:
la figure 1 est un schéma bloc d'un watt-heuremètre électronique à multiplication numérique agencé de manière à permettre la mise en œuvre du procédé selon l'invention;
la figure 2 est un schéma logique des opérations effectuées dans le watt-heuremètre de la figure 1;
la figure 3 est un schéma bloc d'un watt-heuremètre de type usuel; et la figure 4 est un schéma logique des opérations effectuées dans le watt-heuremètre de la figure 3.
La figure 1 illustre un watt-heuremètre électronique à multiplication numérique agencé de manière à permettre de mesurer une énergie électrique conformément au procédé selon l'invention. Comme dans l'exemple d'appareil de type usuel décrit ci-dessus est représenté à la figure 3, ce watt-heuremètre 101 comprend des bornes d'entrée 1 et 2, un commutateur 3, un convertisseur analogique/numérique 5, une unité de traitement centrale CPU 6, une mémoire du type ROM 7, une mémoire à accès aléatoire RAM 8, une interface I/O 9, une ligne omnibus
10, des lignes de signal 11 et 12 et une borne de sortie 13. Ces composants sont pratiquement identiques à deux qui sont désignés par les mêmes chiffres de référence à la figure 3. Le watt-heuremètre de la figure 1 diffère du watt-heuremètre de la figure 3 en ce que cinq registres sont incorporés dans la mémoire à accès aléatoire RAM 8 et en ce que le second commutateur est supprimé.
On va maintenant décrire le procédé de mesure selon l'invention tel qu'il est mis en œuvre au moyen du watt-heuremètre de la figure 1, en se référant au schéma logique de la figure 2.
Avant le début de la détection, l'unité de traitement centrale 6 détermine un nombre N d'actions d'échantillonnage qui doivent être répétées pour l'obtention d'une moyenne des valeurs de détection échantillonnées, à partir d'une accumulation de telles valeurs, et met à zéro le premier et le second registres qui mettent en mémoire une valeur numérique représentant cette moyenne afin de l'utiliser comme valeur de correction d'écart pour la correction ultérieure de l'écart résiduel permanent (pas 111).
Après détermination du nombre N d'actions d'échantillonnage lors du pas 111, l'unité CPU 6 produit un signal de commande de commutation, par l'intermédiaire de la ligne de sortie
11, de façon à faire passer le raccordement du commutateur 3 du contact 3b au contact 3a, et on introduit ensuite une tension de charge, ne comprenant aucun constituant en courant continu, et appliquée à la borne d'entrée 1, dans le convertisseur analogique/numérique 5 (pas 113). La tension de charge ainsi introduite dans le convertisseur analogique/numérique 5 au cours du pas 113 est convertie en une valeur numérique correspondant à la tension de charge (pas 115).
Cette valeur numérique est corrigée, en ce qui concerne l'écart résiduel permanent, par la valeur dans le premier registre de la mémoire à accès aléatoire RAM 8 initialement mis à zéro au cours du pas 111, ce qui fournit une valeur numérique qui correspond à la tension de charge débarrassée de l'écart (pas
116).
Après quoi, on modifie le raccordement du commutateur 3, par l'intermédiaire de l'interface I/O 9 en effectuant le raccordement avec le contact 3b de sortie que le courant de charge est introduit dans le convertisseur analogique numérique 5 (pas
117). Le courant de charge ainsi introduit dans le convertisseur analogique/numérique lors du pas 117 est converti en une valeur numérique correspondant au courant de charge (pas
118). Cette valeur numérique est corrigée, en ce qui concerne l'écart résiduel permanent, par la valeur dans le second registre de la RAM 8 initialement mis à zéro au cours du pas 111, ce qui fournit une valeur numérique qui correspond au courant de charge débarrassé de l'écart résiduel permanent (pas 119).
Les valeurs numériques obtenues lors des pas 116 et 119, correspondant respectivement à la tension de charge et/ou au courant de charge débarrassé de l'écart résiduel permanent,
sont multipliées dans l'unité CPU 6 (pas 120) et le résultat de cette multiplication est accumulé dans le troisième registre de la RAM 8 (pas 121). Dans le cas où la valeur d'accumulation atteint une valeur prédéterminée (pas 122), une impulsion de sortie est produite par l'intermédiaire de l'interface I/O 9 et envoyée à la borne de sortie 13 (pas 123). Ensuite, le contenu du troisième registre est mis à zéro simplement par une valeur numérique correspondant à la sortie d'une impulsion (pas 124). Entre-temps, dans le cas ou l'on constate que le contenu du troisième registre est inférieur à la valeur prédéterminée au
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cours du pas 122 ou après la fin du pas 124, on effectue un essai de contrôle (pas 125) afin de déterminer si la série d'opérations d'échantillonnage à partir du pas 213 et jusqu'au pas 124 a atteint le nombre prédéterminé initial N et, si ce n'est pas le cas, on accumule les valeurs numériques obtenues au cours des pas 115 et 119 dans le quatrième et le cinquième registres de la mémoire RAM 8 (pas 128 et 129), et l'on effectue à nouveau la série d'opérations susmentionnées à partir du pas 113. Lorsque le nombre N d'opérations d'échantillonnage a atteint la valeur préréglée, on divise les contenus du quatrième et du cinquième registres par N, au cours des pas 126 et 127, de façon à fournir une nouvelle valeur de correction d'écart que l'on transfère ensuite dans le premier et le second registres de la mémoire RAM 8, après quoi on passe au pas 113 de façon à continuer la série d'opérations.
Bien que l'on utilise un commutateur 3 dans la forme d'exécution susmentionnée, on peut également obtenir le même effet en utilisant deux convertisseurs analogiques/numériques 5 tout en éliminant le commutateur 3. En outre, la configuration de microprocesseur des CPU 6, ROM 7 et RAM 8, décrites à titres d'exemple, pour l'exécution des opérations en séries, peut être remplacée par un circuit logique câblé pour exécuter sans aucun inconvénient les mêmes opérations.
Outre la correction mentionnée ci-dessus, effectuée en calculant les valeurs d'écart aussi bien de la tension que du courant, s on peut également obtenir des effets similaires en corrigeant simplement l'écart de la tension ou du courant seul, du fait que l'effet nuisible de leur écart peut être ramené à une valeur moyenne et éliminée lors du processus d'accumulation momentanée d'énergie électrique.
io Conformément à la présente invention, comme décrit ci-des-sus, on peut éliminer l'opération de mesure de l'écart résiduel permanent dans le convertisseur analogique numérique, etc., et obtenir une valeur numérique correspondant à un tel écart simplement en accumulant une série de valeurs ayant subi la con-15 version analogique/numérique, de sorte qu'il devient possible d'effectuer une mesure de haute précision en utilisant un watt-heuremètre électronique à multiplication numérique et faible perte ayant un prix de revient peu élevé qui est capable d'exécuter des opérations successives de conversion analogique/numé-20 rique, multiplication et accumulation à grande vitesse sans devoir utiliser des constituants à action rapide.
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3 feuilles dessins

Claims (2)

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    REVENDICATIONS
    1. Procédé de mesure d'énergie électrique fournie à une charge au moyen d'un watt-heuremètre électronique à multiplication numérique, caractérisé en ce qu'il comprend les opérations suivantes:
    échantillonnage d'une valeur analogique représentative de la tension et/ou du courant de cette charge et répétition de telles opérations d'échantillonnage un nombre de fois prédéterminé;
    conversion de chacune des valeurs analogiques ainsi échantillonnées en une valeur numérique et accumulation des valeurs numériques jusqu'à ce que le nombre prédéterminé d'opérations d'échantillonnage soit atteint;
    après avoir atteint le nombre prédéterminé d'opérations d'échantillonnage, division des valeurs accumulées par ce nombre de façon à calculer une valeur numérique moyenne par opération d'échantillonnage; et correction de la valeur échantillonnée, lors de la période d'échantillonnage suivant, en utilisant ladite valeur numérique moyenne comme valeur de correction d'écart.
  2. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on sélectionne en alternance une valeur analogique représentant la tension de charge et une valeur analogique représentant le courant de charge après avoir effectué chacune des opérations d'échantillonnage répétées un nombre de fois prédéterminé.
CH2463/86A 1985-06-19 1986-06-18 Procede de mesure d'energie electrique au moyen d'un watt-heuremetre electronique a multiplication numerique. CH668131A5 (fr)

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