DE19519938A1 - Optoelektronische Leistungsmessung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Leistungsmessung an stetig sum­ mierenden Verbrauchszählern, wie sie üblicherweise in Versorgungsnetzen eingesetzt werden.

Bekannt sind Verfahren zur Leistungsmessung in Stromversorgungsnetzen mittels elektronischer Geräte zur Leistungsmessung, die jedoch nur die elektrische Leistung zu messen in der Lage sind.

In der Abrechnung, die ein Verbraucher vom Energielieferanten enthält, beispielsweise über Fernwärmekosten, sind einerseits Energiekosten und andererseits Leistungskosten enthalten. Die Energiekosten berechnen sich aus der Differenz der Zählerstände am Ende und am Anfang des Berech­ nungszeitraums, multipliziert mit den aktuellen Kosten pro Einheit. Die Energiekosten können präzise ermittelt werden. Die Leistungskosten dage­ gen werden geschätzt, die Leistung wird nicht gemessen. Die Leistungsko­ sten begründen sich damit, daß das Energieversorgungsunternehmen sein eigenes Versorgungsnetz so auslegen muß, daß auch der Spitzenbedarf ab­ gedeckt wird, anders ausgedrückt, das Versorgungsnetz dann, wenn viele Abnehmer den Spitzenbedarf haben, nicht zusammenbricht.

Bei Vertragsschluß mit einem Energielieferanten vereinbart ein Verbraucher häufig Leistungskosten, die zu hoch angesetzt sind, zumal er die Leistung nicht meßtechnisch ermittelt. Die zu hohen Leistungskosten werden Jahr für Jahr bezahlt, was zu erhöhten Ausgaben führt, dies ist nachteilig.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, mit dem in Versorgungsnetzen, die mit stetig summierenden Verbrauchszäh­ lern beliebiger Bauart und Ausführung ausgerüstet sind, ein Erfassen der Leistung möglich ist.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zunächst das Able­ sen des jeweiligen analog oder digital arbeitenden stetig summierenden Verbrauchszählers mittels eines Videorekorders mit Langzeitfunktion er­ folgt, wobei das Aufzeichnungs-/Wiedergabegeschwindigkeitsverhältnis derart ist, daß die Wiedergabe schneller als die Aufzeichnung erfolgt und der Videorekorder gleichzeitig mit dem Bild auch jeweils die zugehörige Zeit durch einen eingebauten Zeitgeber festhält.

In einem zweiten, auf den ersten zeitlich folgenden Schritt werden die mit dem Videorekorder aufgezeichneten Meßwerte mit dazugehöriger Zeitinfor­ mation durch eine Person in Wiedergabegeschwindigkeit wieder abgelesen, und mittels eines Computers und eines Programms zum Zwecke der weiteren maschinellen Auswertung auf dem Computer erfaßt.

Hierauf erfolgt in einem weiteren Schritt die maschinelle Auswertung auf dem Computer derart, daß aus den Daten eine Leistungsrelation gebildet wird, so daß je einem bestimmten Zeitintervall ein bestimmter, diesem In­ tervall entsprechender Verbrauchswert zugeordnet ist, wobei die Relation sowohl numerisch in Form von Wertepaaren, jeweils aus einer Zeitinterval­ lidentifikation und dem zugehörigen Verbrauchswert bestehend, als auch graphisch in Form von z. B. Diagrammen oder Kurven bereitgestellt werden kann.

Erfindungsgemäß wird also der Energiebedarf in kurzen Zeitabschnitten erfaßt. Gemessen wird entweder die Zeit, in der eine Energieeinheit abge­ geben wurde, wobei die Energieeinheit beliebig festlegbar ist, beispiels­ weise die letzte Stelle eines digitalen Zählers, oder es wird bei vorgege­ bener Zeitspanne ermittelt, wie viele Energieeinheiten in der Zeitspanne abgegeben wurden, wobei wiederum die Energieeinheit ebenso wie zuvor festlegbar ist.

In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erfolgt das Erfassen der Meßwerte, (jeweiliger Zeitpunkt und dazugehöriger Ver­ brauchsmeßwert), automatisch vom Videorekorder in den Computer mittels einer zwischengeschalteten Bildauswertungseinheit, die auf die Ablesebe­ sonderheiten des jeweiligen analogen oder digitalen Verbrauchsmeßgerätes abgestimmt ist.

Desweiteren ist eine Ausführungsform vorgesehen, die das Erfassen der Meßwerte direkt von einer optischen Aufnahmevorrichtung, z. B. einer Ka­ mera, ohne Zwischenschaltung eines Videorekorders in den Computer mit­ tels einer zugeschalteten Bildauswertungseinheit erlaubt, die auf die Able­ sebesonderheiten des jeweiligen analogen oder digitalen Verbrauchsmeßge­ rätes abgestimmt ist.

Ein spezieller Vorteil der Erfindung ist daran zu sehen, daß das Verfahren sich für alle Verbrauchszähler eignet, ohne daß es in irgendeiner Form an den speziellen Zähler angepaßt werden muß. Entscheidend ist lediglich, daß der Zähler ablesbar ist. Wenn der Zähler ablesbar ist, kann er auch über das erfindungsgemäße Verfahren erfaßt werden. Die Videokamera kann mit­ tels eines Statives, das übliches Zubehörteil ist, so aufgestellt und aus­ gerichtet werden, daß der Zähler erfaßt wird. Gegebenenfalls ist noch eine Lichtquelle nötig.

Bei der Aufzeichnung werden möglichst nur die benötigten Daten aufge­ zeichnet und es wird vermieden, irgendwelche Doppelbilder aufzuzeichnen. Anders ausgedrückt wird versucht, mit möglichst großer Datenreduktion zu arbeiten. So ist eine Ansteuerelektronik für die Videokamera vorgesehen, die diese nur zu fest vorgegebenen Zeitpunkten, beispielsweise alle 15 Minuten, oder zu fest vorgegebenen Ereignissen, beispielsweise bei Wechsel der letzten Stelle einer Digitalanzeige des Zählers, veranlaßt, ein Bild auf­ zuzeichnen. Nur zu den Zeitpunkten, an denen die Videokamera ein Bild aufzeichnet, wird auch die zugehörige Beleuchtungslampe eingeschaltet.

Vorzugsweise geschieht die Erfassung und maschinelle Auswertung der Meßwerte derart, daß die Leistungsrelation gebildet wird, indem die Ver­ brauchsmeßwerte zu Beginn eines frei wählbaren, aber nach Wahl fest be­ stimmten Zeittaktes, z. B. 1/4 h, 1/2 h oder 1 h, erfaßt und vom ebenfalls erfaßten Verbrauchswert zum Ende des Zeittaktes, der gleichzeitig den Be­ ginn des nächstfolgenden Taktes darstellt, abgezogen werden und die so während des jeweiligen Zeittaktes durch Differenzenbildung erhaltenen Verbrauchswerte diesen Zeittakten zugeordnet werden.

Eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß der jeweilige Zeittakt frei gewählt wird, aber nach Wahl nicht fest bestimmt ist, sondern die Dauer des Zeittaktes von einem Takt zum anderen Takt variieren kann, wobei diese jeweilige Dauer des Zeittak­ tes durch die Zeitspanne gegeben ist, in der sich die kleinst meßbare Ver­ änderung in der Verbrauchsmessung ereignet.

Vorzugsweise kann mit dem Verfahren nach der vorliegenden Erfindung ein Erdgasverbrauchszählgerät als stetig summierender Verbrauchszähler ver­ wendet werden.

Ebenso ist es in einer Ausführungsform der Erfindung möglich ein Strom­ verbrauchsmeßgerät als stetig summierenden Verbrauchszähler zu verwen­ den.

Eine weitere Ausführungsform sieht die Verwendung eines stetig summie­ renden Wärmemengenverbrauchszählers vor.

Unter einer Langzeitmessung wird beispielsweise eine Messung über 24 Stunden, 3 Tage oder eine Woche verstanden. Für die Auswertung der dabei erhaltenen Bilder genügt deutlich weniger als ein Tag, zumindest weniger als eine Stunde.

Vorzugsweise kann ein stetig summierender Wärmemengenverbrauchszähler verwendet werden, der die Wärmemenge innerhalb eines Fernwärmeversor­ gungsnetzes mißt.

Ein Vorteil des Verfahrens nach der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß es dem Auftraggeber (Energieverbraucher) bei der Projektierung, In­ stallation, Betrieb und Energiekostenrechnung extrem genaue Leistungsda­ ten für Energieübertragungsanlagen, Energieverteilungsanlagen und Abneh­ meranlagen ermitteln hilft. Die Bezugskosten von Fernwärme, Erdgas und Elektroenergie können in Abhängigkeit von der Abnehmerleistung wesent­ lich verringert werden. Die Leistungskosten können um bis zu 5%, bei Ein­ satz eines Gebäudemanagementsystems sogar um bis zu 30% verringert wer­ den, falls eine Leistungsmessung zur Verfügung steht.

Die optoelektronische Leistungsmessung nach der hier vorliegenden Erfin­ dung ist allen bisher gebräuchlichen Leistungsmeßverfahren an Genauigkeit wesentlich überlegen. So tritt bei den extrem klein wählbaren Zeittakten in denen einer neuer Verbrauchswert erfaßt werden kann, so gut wie kein Meßfehler mehr auf. Desweiteren ist das Verfahren ausgesprochen kosten­ günstig, da es keines Installationsaufwandes bedarf. Die Werte der Ver­ brauchszähler können auf optoelektronische Weise ohne jeglichen elektri­ schen oder mechanischen Anschluß aufgezeichnet werden. Die Meßwertauf­ zeichnungen können zu beliebiger Zeit und an beliebigen Orten ausgewertet werden. Eine Auswertung der Meßwertaufzeichnungen kann Leitungskosten, Energiekosten und den Verschleiß an technischen Anlagen und Maschinen in Folge Beanspruchung bei Bezug von Energie und Medien in wesentlichen Größenordnungen verringern.

Die Auswertungen können für die Projektierung von Energieübertragungs­ anlagen, Energieverteilungsanlagen und Energieabnehmeranlagen verwendet werden. Sie gewährleisten eine Wirtschaftlichkeit der oben angeführten Anlagen durch die Kontrolle aller Betriebsparameter. Desweiteren ermög­ licht eine solche Auswertung die Dimensionierung und Optimierung der Meß-, Steuer- und Regelungstechnik der Anlage. Auch ist durch eine solche Meßwerterfassung eine Nachvollziehbarkeit und Beweisbarkeit der Energie­ kostenrechnung sichergestellt.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele besprochen und anhand der bei­ gefügten Zeichnung erläutert. In dieser zeigen:

Fig. 1 ein Leistungsdiagramm wie es mit dem Verfahren nach einer Ausfüh­ rungsform der hier vorliegenden Erfindung erstellt wurde, und.

Fig. 2 ein Prinzipschaubild einer Anordnung, wie sie für eine Ausführungs­ form des Verfahrens nach der hier vorliegenden Erfindung vorgesehen ist.

In Fig. 1 ist ein Balkendiagramm über die Zeit aufgetragen, wobei auf der Abszisse 12 die aktuelle Leistung 11 mittels Balken aufgetragen ist. Die Ordinate 13 ist mit der Zeit versehen.

In Fig. 2 ist ein Verbrauchsmeßgerät 21 zu sehen, welches mittels einer Kamera 22 abgelesen wird und deren Bilder dann auf einem Videorekorder 23 aufgezeichnet werden. Hiernach ist es nun möglich, die Bilder vom Vi­ deorekorder 23 wieder abzuspielen und auf einem Monitor 24 sichtbar zu machen. Eine Person kann dabei die Daten vom Monitor 24 ablesen und mit dem Computer 25 erfassen. Auf diesem können die Meßwerte dann ausgewer­ tet werden und dann z. B. als Balkendiagramm auf einem Drucker 26 ausge­ geben werden.

Man erkennt, daß während der Nachstunden die im Viertelstundentakt ab­ genommenen Energiemengen relativ gering sind, während tagsüber die Werte deutlich höher sind und zwischen 10 und 11 Uhr eine Leistungsspitze vor­ liegt. Durch Aufteilen dieser Leistungsspitze auf andere Zeiten, also durch ein Leistungsmanagement, kann erreicht werden, daß die Maximalleistung stets unter 80% bleibt. Hierzu empfiehlt sich auch der Einbau einer Vor­ richtung zur Leistungsbegrenzung, durch die unkritische Verbraucher, wie beispielsweise im Falle von Fernheizung die Beheizung unwichtiger Räume oder im Falle von Elektrizitätsbezug die elektrische Versorgung unwichti­ ger Verbraucher vorübergehend abschalten.

Der Kamera ist eine Steuerung 27 zugeordnet, die bewirkt, daß die Kamera 22 immer dann ein Bild aufnimmt, wenn eine vorgegebene Zeitspanne, bei­ spielsweise 15 Minuten, abgelaufen sind. Diese Steuerung 27 schaltet auch eine Beleuchtungslampe 28 kurzfristig für die Dauer der Aufzeichnung ei­ nes Bildes ein.

In einer anderen, nicht dargestellten Ausführung ist an die Videokamera 22 unmittelbar ein Rechner angeschlossen, der das Videosignal aufbereitet. Hierzu gibt es Software für die Bilderkennung. So kann man z. B. vermei­ den, daß zwei identische Videobilder aufgezeichnet werden, indem über Bil­ derkennung der Rechner in der Lage ist, nur Bilder aufzuzeichnen, die ei­ nen ausreichenden Unterschied vom vorangegangenen Videobild aufweisen.

Entweder ist in der Kamera 22 selbst eine Uhr angeordnet, oder es wird eine Uhr in unmittelbarer Nähe des Verbrauchszählers 21 angeordnet. Vor­ zugsweise gibt diese Uhr nicht nur die Uhrzeit, sondern auch das Datum in digitaler Form aus.

Claims (9)

1. Verfahren zur Leistungsmessung an stetig summierenden Ver­ brauchszählern, dadurch gekennzeichnet,

• a) daß das Ablesen des jeweiligen analog oder digital arbeitenden Zählers vermittels eines Videorecorders mit Langzeitfunktion erfolgt, wobei ein bestimmtes Aufzeichnungs-/Wiedergabegeschwindigkeitsverhältnis festliegt, derart, daß die Wiedergabe schneller als die Aufzeichnung erfolgt und der Videorecorder gleichzeitig mit dem Bild auch jeweils die zugehörige Zeit mittels eines in ihm vorhandenen Zeitgebers festhält,
• b) daß zeitlich nach Schritt a) die mit dem Videorecorder aufgezeichneten Meßwerte mit dazugehöriger Zeitinformation durch eine Person in Wieder­ gabegeschindigkeit wieder abgelesen und mittels eines Computers und ei­ nes Programms zum Zwecke der weiteren maschinellen Auswertung auf dem Computer erfaßt werden, und
• c) daß zeitlich nach Schritt b) die maschinelle Auswertung auf dem Compu­ ter derart erfolgt, daß aus den Daten eine Leistungsrelation gebildet wird, so daß je einem bestimmten Zeitintervall ein bestimmter, diesem Intervall entsprechender Verbrauchswert zugeordnet ist, wobei die Relation sowohl numerisch in Form von Wertepaaren, jeweils aus einer Zeitintervallident­ ifikation und dem zugehörigen Verbrauchswert bestehend, als auch gra­ phisch in Form von z. B. Diagrammen oder Kurven bereitgestellt werden kann.

2. Verfahren zur Leistungsmessung an stetig summierenden Ver­ brauchszählern, dadurch gekennzeichnet,

• a) daß das Ablesen des jeweiligen analog oder digital arbeitenden Zählers vermittels eines Videorecorders mit Langzeitfunktion erfolgt, wobei ein bestimmtes Aufzeichnungs-/Wiedergabegeschwindigkeitsverhältnis festliegt, derart, daß die Wiedergabe schneller als die Aufzeichnung erfolgt und der Videorecorder gleichzeitig mit dem Bild auch jeweils die zugehörige Zeit mittels eines in ihm vorhandenen Zeitgebers festhält,
• b) daß zeitlich nach Schritt a) die Erfassung der Meßwerte, (jeweiliger Zeitpunkt und dazugehöriger Verbrauchsmeßwert), automatisch vom Video­ recorder in den Computer mittels einer zwischengeschalteten Bildauswer­ tungseinheit erfolgt, die auf die Ablesebesonderheiten des jeweiligen ana­ logen oder digitalen Verbrauchsmeßgerätes abgestimmt ist, und
• c) daß zeitlich nach Schritt b) die maschinelle Auswertung auf dem Compu­ ter derart erfolgt, daß aus den Daten eine Leistungsrelation gebildet wird, so daß je einem bestimmten Zeitintervall ein bestimmter, diesem Intervall entsprechender Verbrauchswert zugeordnet ist, wobei die Relation sowohl numerisch in Form von Wertepaaren, jeweils aus einer Zeitintervallident­ ifikation und dem zugehörigen Verbrauchswert bestehend, als auch gra­ phisch in Form von z. B. Diagrammen oder Kurven bereitgestellt werden.

3. Verfahren zur Leistungsmessung an stetig summierenden Ver­ brauchszählern, dadurch gekennzeichnet,

• a) daß das Erfassen der Meßwerte, (jeweiliger Zeitpunkt und dazugehöriger Verbrauchsmeßwert), automatisch, direkt von einer optischen Aufnahmevor­ richtung, z. B. einer Kamera, ohne Zwischenschaltung eines Videorecorders in den Computer mittels einer zugeschalteten Bildauswertungseinheit er­ folgt, die auf die Ablesebesonderheiten des jeweiligen analogen oder digi­ talen Verbrauchsmeßgerätes abgestimmt ist, und
• b) daß zeitlich nach Schritt a) die maschinelle Auswertung auf dem Compu­ ter derart erfolgt, daß aus den Daten eine Leistungsrelation gebildet wird, so daß je einem bestimmten Zeitintervall ein bestimmter, diesem Intervall entsprechender Verbrauchswert zugeordnet ist, wobei die Relation sowohl numerisch in Form von Wertepaaren, jeweils aus einer Zeitintervallident­ ifikation und dem zugehörigen Verbrauchswert bestehend, als auch gra­ phisch in Form von z. B. Diagrammen oder Kurven bereitgestellt werden.

4. Verfahren nach Anspruch l, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Erfassung und maschinelle Auswertung der Meßwerte so erfolgt, daß die Leistungsrelation derart gebildet wird, daß die Verbrauchsmeßwerte zu Be­ ginn eines frei wählbaren, aber nach Wahl fest bestimmten Zeittaktes, z. B. 1/4 h, 1/2 h oder 1 h, erfaßt und vom ebenfalls erfaßten Verbrauchsmeßwert zum Ende des Zeittaktes, der gleichzeitig den Beginn des nächst folgenden Taktes darstellt, abgezogen werden und die so während der jeweiligen Zeittakte durch Differenzenbildung erhaltenen Verbrauchswerte diesen Zeittakten zugeordnet werden.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der je­ weilige Zeittakt frei gewählt wird, aber nach Wahl nicht fest bestimmt ist, sondern die Dauer des Zeittaktes von einem Takt zum anderen Takt variie­ ren kann, wobei diese jeweilige Dauer des Zeittaktes durch die Zeitspanne gegeben ist, in der sich die kleinst meßbare Veränderung in der Ver­ brauchsmessung ereignet.

6. Verfahren nach Anspruch 1, 2, 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeich­ net, daß als Verbrauch mit dem stetig summierenden Verbrauchszähler der Erdgasverbrauch gemessen wird.

7. Verfahren nach Anspruch 1, 2, 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeich­ net, daß als Verbrauch mit dem stetig summierenden Verbrauchszähler der Stromverbrauch gemessen wird.

8. Verfahren nach Anspruch 1, 2, 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeich­ net, daß als Verbrauch mit dem stetig summierenden Verbrauchszähler die Wärmemenge gemessen wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß als Ver­ brauch mit dem stetig summierenden Verbrauchszähler die Wärmemenge in­ nerhalb eines Fernwärmeversorgungsnetzes gemessen wird.