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Einrichtung zur tberwachung des Flusses von Mengen, insbesoncere
Energiemengen.
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Die Tarifverträge zwischen den kElektrizitätsversorgungsunternelmen
und großabnehmern elektrischer Energie, deren Strombedarf starken Schwankungen unterliegt,
z. B. Stahiwerken mit Lichtbogenöfen, sehen bei überschreiten eines gewissen vereinbarten
Verbrauchsmaximum eine Verrechnung zu einem wesentlich höheren Tarif vor. Die zur
Ermittlung solcher Verbrauchsspitzen verwendeten, als "Maximumwächter" bezeichneten
Geräte erfassen den
Verbrauch jeweils über eine bestimmte vorgegebene
Meßperiode, z. B. über eine Viertelstunde und vergleichen die während-dieser Periode
verbrauchte Energie mit einem vorgegebenen Maximalwert, zwecks Einstellung eines
höheren Tarifes bei. 8berschreiten dieses Maximalwertes. Zur Sicherung gegen tariflich
erhöhte Verbraucherspitzen bedienen sich aúch die Verbraucher ähnlicher Maximumwächter,
dig bei Annäherung des Verbrauches an den Maximalwert ein Warnsignal auslösen und
bei Überschreiten des Maximalwertes eine Reduzierung des Verbrauches, z.B. durch
Abschaltung mindestens eines Teiles der Einzelverbraucher veranlassen.
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Gegenstand der Erfindung ist eine Einrichtung zur aber wachung des
Flusses von Mengen, insbesondere Energiemengen, die sich auf Grund ihres Aufbaues
und ihrer Schaltmerkmale besonders für den Gebrauch bei Industriebetrieben eignet.
Bei der erfindungsgemäßen Einrichtung wird der Fluß der zu überwachenden Menge mit
Hilfe von Zählimpulsen, die einer bestimmten festen Menge entsprechen, gemessen.
Erfindungsgemäß ist ein periodisch während vorgegebener Meßperioden mit einereinstellbaren
Anzahl von Vergleichsimpulsen äe Meßperiode fortlaufend gespeistes Differenzzählwerk
vorgesehen, den die Zählimpulse im entgegengesetzten Zählsinn zugeführt werden und
an dessen Ausgang eine bei Unterschreitung bestimmter Zählstände ansprechende Kontroll-
und bzw. oder Auslösevorrichtung sowie allenfalls eine Anzeigevorrichtung angeschlossen
ist. Zur Anpassung an verschiedene Impulswertigkeiten erweist es sich als vorteilhaft,
in die tbertragungswege der Zähl- und bzw. Vergleichsimpulse zur Impulsmultiplikation
dienende Hilfszähleinrichtungen einzuschalten. Zur Erzeugung der Vergleichsimpulse
eignet sich besonders ein Impulsgenerator mit nachgeschaltetem Frequenzteiler.
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Zur Einstellung verschiedener Anzahlen von Vergleichsimpulsen je
Meßperiode
erweist es sich als vorteilhaft, mindestens zwei Zählwerke für Vergleichsimpulse
in einer Impulsuntersetzerschaltung vorzusehen, die wahlweise an das Differenzzählwerk
anschaltbar sind.
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Zur Vermeidung vorzeitig ausgelöster Vprwarnsignale zu Beginn der
Meßperioden kann dem Differenzzählwerk eine Stellvorrichtung zur Einstellung eines
Vorgabewertes zu Beginn jeder Meßperiode vorgeschaltet werden.
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Ein ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt.
Es handelt sich hierbei um eine Uberwachungseinrichtung für die elektrische Energiezufuhr
zu einem Industriebetrieb, die bei unzulässig hohen Verbrauchsspitzen ein Warnsignal
auslöst. Der elektrische Gesamtverbrauch wird hierbei mittels eines Elektrizitätszählers
1 erfaßt, der beispielsweise für je 20 verbrauchte KWh einen Impuls liefert. Der
jeweilige Verbrauch kann mittels eines Zählrelais 2 festgestellt werden, wenn es
für eine Meßperiode mittels eines Schalters 3 an ein in den Impulsübertragungs weg
geschaltetes Hilfsrelais 4 gelegt wird. Mit 5 ist ein Impulsformer bezeichnet, der
die gefangenen Zählimpulse in eine für die Verarbeitung in den folgenden digitalen
Zähleinrichtungen erforderliche Form bringt.
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Das Prinzip der erfindungsgemäßen Uberwachungseinrichtung beruht
darauf, daß innerhalb vorgegebener Mëßperioden, beispielsweise von der Dauer einer
Viertelstunde, einerseits eine vorgegebene Anzahl von Vergleichsimpulsen im positiven
Sinn und andererseits die Zählimpulse des Zählers 1 im negativen Sinn in einen Differenzzahler
6,6' eingespeist werden. Der Zählerstand bildet somit die Differenz der innerhalb
der laufenden Meßperiode eingespeisten Vergleichs- und Zählimpulse. Es wäre prinzipiell
möglich, den Dirferenzzähler zu Beginn jeder Meßperiode auf einen entsprechenden
Zählerstand
einzustellen, diesen durch negative Zählimpulse zu verringern und bei Reduzierung
dieses Zählerstandes auf Null ein Warnsignal oder entsprechende Schaltmaßnahmen
auszulösen. Eine solche Einrichtung würde aber keine Gewähr für einen gleichmäßigen
Verbrauch bieten, denn nach Erreichen des Zählerstandes Null innerhalb einer Meßperiode
müßte der gesamte Verbrauch bis zum Beginn der nächsten Meßperiode unterbrochen
werden. Solche unerwünschte Unterbrechungen der Energie zufuhr werden gemäß der
Erfindung dadurch vermieden, daß das Differenzzählwerk 6,6' fortlaufend mit Vergleichsimpulsen
gespeist wird. Hierzu dient ein Impulsgenerator 7 mit nachgeschalteten Frequenzteiler
8. Vom Generator 7, z. B. einen Qusrzoszillator wird eine feste Frequenz erzeugt,
die nach Unterätzung im Frequenzteiler 8, z. B. im Verhältnis 32:1, einem Vorzähler
9 zugeführt wird. An diesen sind zwei Koinzidenzgatter 10 mit 11 angeschaltet, die
auf bestimmte Zahlenwerte@ voreingestellt werden können, und von denen Jedes bei
Erreichen des eingestellten Wertes einen Ausgangsimpuls liefert. Mittels eines Kontaktes
13 kann jeweils einer der beiden Ausgangsimpulse abgenommen werden.
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Mit 12 ist eine in den Ubertragungsweg der Meßwerte eingeschaltete
Uberwachungseinrichtungbezeichnet, die bei Ausfall der Meßwertübertragung den Kontakt
13 umlegt. Die Ausgangsimpulse werden über eine Verbindungsleitung 14 einem weiteren
Eingang des Torzählers 9 zugeführt und bewirken eine Rückstellung des Vorzählers
9 auf den Wert Null; nach Jeder Rückstellung wiederholt sich der Zählvorgang von
Neuem. Die Ausgangs impulse der Gatter 10 bzw. 11 können nun entweder direkt oderüber
einen Hiifszähler 15 dem 1?ifferenzzählwerk 6,6' zugeführt werden. Die Sählfrequenz
des Generators 7 ist so hoch gewählt, daß sich jede Vergleichsimpulszahl je Meßperiode
innerhalb bestimmter Grenzen, die durch den kleinsten und den größten Verbrauch
bestimmt sind, durch Veränderung des Zählendwertes des
ltorzählers
beliebig einstellen läßt. Die Zählkapazität des Vorzählers ist durch den kleinsten
Vergleichswert bestimmt, da hier der Abstand zwischen den Vergleichsimpulsen am
größten ist.
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Mit 16 ist ein an den Ausgang der Gatter 40 und 11 geschaltetes weiteres
Hilfsrelais bezeichnet, dasdie innerhalb einer Meßperiode gelieferten Vergleichsimpulse
zählt. Den Ausfall der Vergleichsimpulse signalisiert ein Zeitglied 17. Zur Impulszählung
selbst dient ein mittels eines Schalters 18 für eine Meßperiode an das Hilfsrelais
16 anschließbares Zählrelais 19.
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Da die Wertigkeit der Zählimpulse verschieden sein kann, ist eine
zusätzliche Anpassungsmöglichkeit vorgesehen. Hierzu dienen sowohl der erwähnte
Hilfszähler 15 im tbertragungsweg der Vergleichsimpulse als auch ein weiterer, in
den tbertragungsweg der Zählimpulse geschalteter HilSszähler 20. Die Wirkungsweise
der Hilfszähler ist folgendermaßen: Mit jedem Zählimpuls , der an den Hilfszähler
20 gelangt bzw. mit jedem Impuls eines der Gatter 10 bzw. 11, der an den Hilfszähler
15 gelangt, wird ein Gatter 20' bzw. 15t geöffnet; mittels dieser Gatter werden
Ausgangsimpulse des Frequenzteilers 8 dem Differenzzählwerk 6,6' zugeführt und zwar
derart, daß mittels des Gatters 15' Vergleichsimpulse im positiven Jinn und mittels
des Gatters 20'Zählimpulse im negativen Sinn in dem Differenzzählwerk gezählt erden.
Die Anzahl der Jeweils dem Differenzzählwerk zugeführten Impulse hängt von der Einstellung
der Hilfszähler 15 bzw. 20 ab. Nach Übertragung der Jeweils eingestellten Anzahl
von Impulsen über das Gatter 15' bzw. 20' sperrt der betreffende Hilfszähler 15
bzw. 20 das zugeordnete Gatter und unterbricht die Impulsweiterleitung bis zum nächsten
Eingangsimpuls.
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Mit Hilfe der Hilfszähler läßt sich also durch Impulsmultiplikation
eine zahlenmäßige Anfassung der Differenzanzeige an die Impulswertigkeit der Zählimpulse
erzielen. Entspricht beispielsweise ein einziger Impuls einer Elektrizitätsmenge
von 20 EWh bzw. bezogen auf eine Meßperiode von einer Viertelstunde 80 KW, so muß
die Anzeige bei jedem Impuls um 20 bzw. 80 springen. Es sind also für Jeden Zählimpuls
bzw. für Jeden Vergleichsimpuls 2 bzw. 8 Impulse mit erhöhter Frequenz bei entsprechender
Stellenverschiebung einzuzählen.
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Im dargestellten Beispiel ist das Differenzzählwerk 6 zusätzlich
mit einem zweiten parallel laufenden Zählwerk versehen, um die Sicherung der Zählung
zu gewährleisten; beide- Zähler arbeiten parallel und werden dauernd auf gleichen
Stand überwacht.
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Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Uberwachungseinrichtung ist
folgendermaßen : Die Zähl- und Vergleichsimpulse werden gegebenenfalls nach entsprechender
Multiplikation mit den durch die Hilfszähler 20 bzw. 15 festgelegten Faktoren fortlaufend
dem Differenzzählwerk 6,6' zugeführt. Zu Beginn Jeder Meßperiode, beispielsweise
alle Viertelstunden, werden die Differenz zähler mittels eines Stellimpulses, der
von einen Stelllmpulsgeber 21 geliefert wird, auf Null oder auf einen mittels einer
Stelleinrichtung 22 einstellbaren Vorgabewert eingestellt. Da die Vergleichsimpulse
positiv und die Zählimpulse negativ eingezählt werden, bedeutet das Erreichendes
Zählerstandes Null1 daß zu diesem Zeitpunkt der Energieverbrauch während der laufenden
Meßperiode das zulässige Ausmaß erreicht hat und daß daher der Verbrauch einzuschränken
ist. Dieser Zustand wird mittels einer Kontroll- und bzw. oder Aulösevorrichtung
23 signalisiert. Zur laufenden Überwachung des Standes-des Differenzzählers 6,6'
dient eine Anzeigevorrichtung 24. In der Praxis erweist
es sich
als vorteilhaft, nicht nur den Zählerstand Null zu signalisieren, sondern bei einem
etwas über Null liegenden Zählerstand eine Vorwarnung zu geben, und bei Erreichen
des Zählerstandes Null den Verbraucher abzuschalten.
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Die Einstellung des Differenzzählers 6,6' auf einen durch die Stellvorrichtung
22 einstellbaren Vorgabewert hat folgenden Zweck: steht zu Beginn der meßperiode
der Differenzzähler auf dem Wert Null, so könnte der Fall eintreten, daß eine geringe
Verbrauchsspitze schon zur Auslösung eines Signales führt. Durch die Einstellung
des Vorgabewertes wird aber hicht nur eine vorzeitige Auslösung des Vorwarn- oder
Abschaltesignales vermieden, sondern auch ein kurzzeitiger Mehrverbrauch ermöglicht,
ohne daß das Maximum bei Ende der Meßperiode überschritten wird.
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Bei Industriebetrieben nit örtlich getrennten Verbrauchern und mit
einer dentalen Erfassungsstelle des Verbrauchers ist es oft erwünscht,beiAusfall
der Meßwertübertragungsstrecke eines Verbrauchers dea Vergleichswert vorserglich
herabzusetzen, damit eine Uberschreitung des Maximums ohne Erfassung dieses Verbrauches
nicht erfolgen kann. Hierzu wird die Frequenz der Vergleichsimpulse reduziert, was
bei der dargestellten Einrichtung durch Umlegen des Kontaktes 13 durch die Uberwachungseinrichtung
12 der Meßvertübertragungsatrecke erfolgt.
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Die erfindungsgemäße Vberwachungseinrichtung eignet sich aber nicht
nur zur Uberwachung von gelgieferten Elektrizitätsmengen, sondern auch zur Überwachung
beliebiger Flüsse von Mengen, z. B.
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Flüssigkeiten oder Gasen, deren Fördermenge durch Impulse angezeigt
werden kann.