DE19605653C1 - Elektrizitätszähler - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Elektrizitätszähler mit einer digitalen Signalverarbeitung.

Aus der EP-0 530 448 A1 ist ein Elektrizitätszähler bekannt, bei dem ein der gemessenen Energie proportionales Impuls­ signal über eine Leuchtdiode zur Anzeige gebracht wird. Die Anzeige kann dabei als optische Betriebskontrolle oder als optische Schnittstelle zur Abnahme von Energie- oder Zählwer­ ten dienen.

Diese Art der Anzeige oder Ausgabe von Zählwerten eignet sich insbesondere für Zähler, bei denen die Zählwerte als Impuls­ folge vorliegen, wie es beispielsweise beim sogenannten Time- Division-Verfahren der Fall ist. Dabei wird die Impulsfolge über einen Teiler geführt, damit sie in einer für das menschliche Auge sichtbaren Frequenz angezeigt werden kann. Die erzeugten optischen Blinkimpulse können auch zur Prüfung des Zählers verwendet werden. Parallel dazu wird die geteilte Impulsfolge auf ein Zählwerk geführt. Bei rein digitalen Meß­ einrichtungen liegt ein derartiges Frequenzsignal direkt nicht vor.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Elektrizi­ tätszähler anzugeben, bei dem mit einer digitalen Signalver­ arbeitung eine Nachbildung einer energieproportionalen Im­ pulsfolge für eine optische Zählwertsignalisierung gegeben ist.

Diese Aufgabe wird mit dem Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst.

Auf diese Weise werden Energiewerte, die unterhalb einer vor­ gegebenen Ansprechschwelle liegen, bei der Bildung des Zähl­ wertimpulses berücksichtigt, so daß ein genaues Zählergebnis für die optische Anzeige gegeben ist. Die registrierten Werte des Speichers entsprechen somit mit den ausgegebenen Werten sinngemäß.

Die Unteransprüche geben Ausführungsarten der Erfindung an.

Es ist günstig, wenn der Speicher einen ersten Zählspeicher für einen Energiebezug und einen zweiten Zählspeicher für eine Energielieferung umfaßt, wobei ein Richtungsglied die jeweiligen Energiewerte entsprechend ihrer Energierichtung dem jeweiligen Zählspeicher zuführt. Damit ist eine Energie­ erfassung in Abhängigkeit von der Energierichtung gegeben.

Es können das Strom- und das Spannungssignal und das Lei­ stungsmodul bezüglich der Bildung des Energiewertes dreipha­ sig ausgebildet sein, wobei für jede Phase ein Richtungsglied vorgesehen ist, und wobei der Gesamtenergiewert über alle Phasen gebildet ist. Dadurch ist eine phasenselektive Ener­ gieerfassung gegeben, die eine genaue Werterfassung erlaubt und insbesondere bei einer dezentralen Energieeinspeisung von Bedeutung ist.

Alternativ hierzu können das Strom- und das Spannungssignal und das Leistungsmodul bezüglich der Bildung des Energiewer­ tes dreiphasig ausgebildet sein, wobei der Gesamtenergiewert über alle Phasen gemeinsam gebildet ist, und wobei für alle Phasen ein gemeinsames Richtungsglied vorgesehen ist, das die jeweiligen Energiewerte den jeweiligen Zählspeichern in Ab­ hängigkeit von der Energierichtung des Gesamtenergiewertes zuführt. Auf diese Weise ist ein einfacher Aufbau des Elek­ trizitätszählers gegeben. Wesentlich für die Zählrichtung ist in diesem Fall die Gesamtenergierichtung.

Vorteilhafterweise erzeugt das Richtungsglied ein Richtungs­ signal, das bevorzugt an ein zweites optisches Anzeigemittel geführt ist. Hierdurch ist am Elektrizitätszähler auch die jeweilige Energierichtung, gegebenenfalls je Phase, erkenn­ bar.

Es ist vorteilhaft, wenn der Impulsgenerator eine Teilerein­ richtung umfaßt, die die Anzahl von Signalimpulsen auf eine Anzahl dividiert, die für das menschliche Auge über das erste optische Anzeigemittel wahrnehmbar ist. Damit ist eine ein­ fache optische Funktionskontrolle möglich. Die geteilte An­ zahl liegt dabei bevorzugt unter 20, insbesondere unter 12 Signalimpulsen pro Sekunde, wodurch eine gute Wahrnehmbarkeit geben ist.

Das erste und/oder zweite optische Anzeigemittel ist/sind als Leuchtdiode/n ausgebildet. Alternativ sind die optischen An­ zeigemittel von einem Display gebildet.

Bevorzugt umfaßt die Digitalisiereinrichtung als Analog/Di­ gitalwandler einen Sigma-Delta-Modulator. Damit ist eine be­ sonders günstige Art der Verbrauchsmessung gegeben. Dabei ist auch bevorzugt nur ein Sigma-Delta-Modulator für alle Phasen verwendet, dem ein Multiplexer vorgeschaltet ist, wodurch der Bauteileaufwand gering gehalten ist.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläu­ tert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Elektrizitätszählers,

Fig. 2 ein Blockdiagramm eines Energiemoduls und

Fig. 3 ein Blockdiagramm eines weiteren Energiemoduls.

In der nachfolgenden Beschreibung sind gleiche Details oder Merkmale unterschiedlicher Gruppen, Phasen oder Ausführungen mit gleichen Bezugszeichen, gegebenenfalls durch unterschied­ liche Indizes unterschieden, gekennzeichnet.

Fig. 1 zeigt ein Blockdiagramm eines Elektrizitätszählers 1, dem eingangsseitig analoge Signale für eine Spannung U und einen Strom I (nachfolgend Signale U und I genannt) zugeführt sind. Die Signale U und I sind über entsprechende Meßwandler oder sonstige Meßfühler, z. B. einem Shunt, an einem Verbrau­ cher, beispielsweise einem Haushaltsnetz oder einer Übergabe­ stelle zwischen elektrischen Netzen, abgegriffen. Je nach Bedarf können die Meßwandler im Elektrizitätszähler 1 inte­ griert oder außerhalb von diesem angeordnet sein.

Die Signalerfassung richtet sich in ihrem Umfang nach der Phasenanzahl des Verbrauchers. Vorliegend wird beispielhaft von einer dreiphasigen Signalerfassung für Strom und Spannung ausgegangen. Dabei wird gegebenenfalls die jeweilige Signal­ verarbeitung für nur eine Phase beschrieben. Diese gilt dann sinngemäß für alle Phasen. Selbstverständlich sind auch rein einphasige Ausführungen des Elektrizitätszählers 1 im Sinne der nachfolgenden Beschreibung möglich.

Der Elektrizitätszähler 1 umfaßt zunächst eine Digitalisier­ einrichtung 3. Diese hat vorliegend einen Multiplexer 5, der die analogen Signale U und I zunächst vorverarbeitet, und ei­ nen nachgeschalteten Analog-Digital-Wandler 7, der aus seinem zeitmultiplexen Eingangssignal ein digitales Ausgangssignal bildet. Der Analog-Digital-Wandler 7 ist beispielsweise als Sigma-Delta-Modulator ausgebildet.

Die vorliegende Digitalisiereinrichtung 3 kann auch eine ge­ trennte Meßwertverarbeitung für Strom und Spannung aufweisen, wobei dann zwei Analog-Digital-Wandler 7 zur Anwendung kom­ men. Auch können der Digitalisiereinrichtung 3 weitere zu­ sätzliche Signale, z. B. ein Temperatursignal, zugeführt sein. Die vorliegend beschriebene Ausführung hat einen geringen Bedarf an Bauteilen.

Die am Ausgang des Analog-Digital-Wandlers 7 zur Verfügung stehenden digitalen Werte der Signale U und I werden einer Recheneinrichtung 9 zugeführt. Unter der Recheneinrichtung 9 wird hier eine digitale Signalverarbeitungseinrichtung ver­ standen, z. B. ein digitaler Signalprozessor oder eine ähn­ liche Einrichtung, die die zugeführten Daten nach vorgegebe­ nen Regeln und Methoden digital verarbeitet und verknüpft. Es handelt sich also im weitesten Sinn um einen Rechner.

Bei den in der Fig. 1 gezeigten Funktionsblöcken der Rechen­ einrichtung 9 handelt es sich im wesentlichen um Funktionen oder Module, die nach Art eines Programms als Softwarebau­ steine in einem nicht näher gezeigten Speicher der Rechenein­ richtung 9 hinterlegt sind.

Die vom Analog-Digital-Wandler 7 kommenden digitalen Werte können wahlweise zunächst einer Verarbeitungseinrichtung 11 zugeführt werden. Die Verarbeitungseinrichtung 11 kann viel­ fältige Funktionen umfassen. Dies können z. B. Filterfunktio­ nen, insbesondere eine Hochpaß-Funktion, sein, wodurch bei­ spielsweise Gleichanteile oder Phasenverschiebungen in den Meßsignalen oder -werten eliminiert werden können.

Weiterhin können beispielsweise auch Signalüberwachungen, z. B. logische Überwachungen, oder Signalnachbildungen ent­ halten sein. Dies gilt beispielsweise für solche Fälle, bei denen ausgehend von einem dreiphasigen Netz lediglich von zwei Phasen Meßsignale (z. B. durch reduzierte Meßtechnik oder im Fehlerfall) zur Verfügung stehen. Dann kann ein Wert für die dritte Phase logisch nachgebildet werden. Weiterhin sind beispielsweise auch Überwachungen oder Berücksichtigun­ gen eines Nulleiterstromes möglich.

Zusätzlich kann in der Verarbeitungseinrichtung 11 auch gege­ benenfalls eine Kompensation von Meßfehlern oder Störeinflüs­ sen erfolgen, die von der zuvorliegenden Meßsignalverarbei­ tung herrührt. Hier ist es auch möglich, zusätzliche Signale, z. B. ein über die Digitalisiereinrichtung 3 erfaßtes Zusatz­ signal, bei der Meßwertvorverarbeitung zu berücksichtigen. Auf diese Weise ist es beispielsweise möglich, eine tempera­ turabhängige Signalverarbeitung durchzuführen. Selbstver­ ständlich können hier und in der gesamten dargestellten Si­ gnalverarbeitung übliche oder zusätzliche Möglichkeiten zur Justierung, Einstellung, zum Abgleich oder zur Veränderung der aufgezeigten Funktionen der Verarbeitungseinrichtung 11 oder/bzw. der jeweiligen Meßwerte vorgesehen sein.

Die am Ausgang der Verarbeitungseinrichtung 11 anstehenden Werte oder Daten stehen dann den Funktionsmodulen der Verar­ beitungseinrichtung 11 zur Verfügung. Dies sind insbesondere ein Rundsteuermodul 13, ein Blindenergiemodul 15, ein Wirk­ energiemodul 17 und ein Zusatzmodul 19. Diesen Modulen 13 bis 19 ist ein Übergabemodul 21 nachgeschaltet.

Die von den Modulen 13 bis 19 erzeugten Energie- oder Zähl­ werte (nachfolgend als Zählwerte bezeichnet) oder sonstige Daten werden dann vom Übergabemodul 21 an eine Steuereinrich­ tung 23 übergeben, die die Informationen rangiert und über entsprechende Schnittstellen zur Anzeige oder Ausgabe bringt. Die Steuereinrichtung 23 verwaltet die sonstigen Steuerfunk­ tionen des Elektrizitätszählers 1. Hierzu zählen insbesondere die Ausgabe von Daten und Zählwerten über eine Datenschnitt­ stelle 25 und den Informationsaustausch mit einem Interface 27.

Das Interface 27 dient im wesentlichen zur optischen Anzeige von Informationen, Meß- und Zählwerten, Daten und Funktions­ zuständen und zur Eingabe von Informationen. Es weist dazu ein Display 29 und Eingabemittel, insbesondere eine Tastatur 31, auf. Das Interface 27 weist auch erste und zweite opti­ sche Anzeigemittel 30a und 30b zur Anzeige einer Energiemenge bzw. einer Energierichtung auf. Diese Anzeigemittel können z. B. als separate Leuchtdioden realisiert oder wie gezeigt im Display 29 integriert sein. Gegebenenfalls kann das Rund­ steuermodul 13 optional einen Schnittstellenbaustein 33 um­ fassen, der eine separate Ausgabe von Rundsteuerbefehlen oder -informationen an weitere Geräte oder Einrichtungen erlaubt.

Im folgenden werden die Funktionen der einzelnen Module 13 bis 21 näher erläutert. Es kann bei einzelnen Funktionen auch zweckmäßig sein, daß Einzelaufgaben oder Teilfunktionen auf verschiedene Module aufgeteilt oder wahlweise in verschie­ denen Modulen untergebracht sind. Es ist auch möglich, daß im Sinne einer Softwareverarbeitung für alle Module gleiche Funktionen von einem nicht näher gezeigten gemeinsamen Soft­ warebaustein erfüllt werden. Dieser kann beispielsweise als Unterprogramm ausgeführt sein, der abwechselnd für die jewei­ ligen Module in Aktion tritt.

Das Rundsteuermodul 13 erhält als Eingangssignal die Span­ nungswerte einer - gegebenenfalls auch änderbar - vorgegebe­ nen Phase und unterzieht diese einer näheren Analyse. Dazu sind gegebenenfalls digitale Filter, insbesondere ein Bandpaß und/oder ein Tiefpaß, vorgesehen, die die jeweilige Rund­ steuerfrequenz separieren und einem nicht näher gezeigten Auswerteglied zuführen, das dann entsprechende Signale oder Befehle an die Steuereinrichtung 23 oder an den Schnittstel­ lenbaustein 33 sendet. Für nähere Details zum Rundsteuermodul 13 wird beispielhaft auf die frühere deutsche Patentanmeldung 195 31 772.6 verwiesen.

Prinzipiell sind das Blindenergiemodul 15 und das Wirkener­ giemodul 17 gleich aufgebaut. Der Unterschied liegt im we­ sentlichen in der Berücksichtigung der Phasenverschiebung zwischen Strom und Spannung, die vorliegend durch ein Phasen­ glied 35 erfolgt. Im folgenden wird gemäß Fig. 2 beispielhaft für beide Module 15 und 17 das Blindenergiemodul 15 mit einem Phasenglied 35 beschrieben. Dabei ist die Signalverarbeitung lediglich für eine Phase gezeigt. Diese gilt sinngemäß für alle Phasen. Das Phasenglied 35 kann prinzipiell auch wahl­ weise der Verarbeitungseinrichtung 11 zugeordnet sein, wobei dann eine Datenselektion für die jeweiligen Module 11 bis 19 erforderlich ist.

Die Ausgangswerte des Phasengliedes 35 für Strom und Spannung werden zunächst in einem Multiplizierer 37 miteinander multi­ pliziert und in einem nachfolgenden Summierglied 39 aufsum­ miert. Der damit erhaltene Wert für eine bestimmte Energie­ menge wird von einem Richtungsglied 41 auf seine Energierich­ tung untersucht und dann in Abhängigkeit hiervon Zählspei­ chern 43a, 43b (nach Art von Registern ausgeführt) für gelie­ ferte bzw. bezogene Energie über ein erstes Schaltglied 45 zugeführt. Das erste Schaltglied 45 ist hierzu vom Richtungs­ glied 41 gesteuert. Die Zählspeicher 43a und 43b bilden Aus­ gänge des Blindenergiemoduls 15 und geben die in ihnen ent­ haltenen Informationen an das nachgeschaltete Übergabemodul 21 weiter.

Parallel zu dieser Aufsummierung der Energiewerte ist ein Im­ pulsgenerator 44 vorgesehen, der in Abhängigkeit von der ge­ lieferten oder bezogenen Energie Impulssignale erzeugt, die optisch angezeigt werden. Diese Funktion wird später noch näher erläutert. Sinngemäß kann das Blindenergiemodul 15 für jede Phase des Verbrauchers getrennt ausgeführt sein oder nach Art eines Multiplexers abwechselnd für alle Phasen aktiv werden. Es ist daher vorliegend beispielhaft mit mehrphasi­ gen, insbesondere mit dreiphasigen, Eingangsgrößen gekenn­ zeichnet.

Das Zusatzmodul 19 kann vielfältige Sonderaufgaben im Sinne einer Meßsignalverwertung, Überwachung, Auswertung und Zäh­ lung im Elektrizitätszähler 1 erfüllen. Hierzu zählen bei­ spielsweise eine Spannungsüberwachung, eine Überwachung der Stromsumme, eine Ermittlung der Effektivwerte oder der Scheinleistung, eine Drehfeld- oder Erdschlußerkennung, eine Phasenausfallerkennung, eine Verarbeitung weiterer Meßwerte, z. B. einen bereits oben beschriebenen Temperaturmeßwert, eine Kennlinienanpassung, z. B. für Wandlerkennlinien, eine Über­ wachung der Leistungskonstanz, eine Statuserkennung (insbe­ sondere für den Anlauf oder Leerlauf), Zeitschalt- oder -taktfunktionen oder eine Überwachung und Zählung oder Regi­ strierung von Blindleistung.

Eine besonders für die Zukunft interessante Zusatzfunktion ist die Messung und/oder Registrierung der/des Verzerrungs- oder Oberwellenleistung oder -energie bzw. -gehalts. Hierzu ist es erforderlich, daß ein Funktionsglied mit einem der zu messenden Größe entsprechenden oder angepaßten Verarbei­ tungsalgorithmus für ein Filter oder eine Filterfunktion vor­ gesehen ist. Dem Funktionsglied ist dann ein Energiemodul, ähnlich dem oben beschriebenen Blindenergiemodul 15, nach­ geschaltet, so daß beispielsweise die von einem Verbraucher erzeugten Oberwellen oder eine in ein Netz eingespeiste Ver­ zerrungsleistung oder -energie erfaßt, angezeigt, gezählt und verrechnet werden können. Dies ist insbesondere für eine Lei­ stungserfassung bei Großverbrauchern von Interesse.

Die in den Modulen 13 bis 19 ermittelten Energie- oder Zähl­ werte, Daten und Informationen werden an das Übergabemodul 21 weitergeleitet, das insbesondere einen Pufferspeicher umfaßt. Das Übergabemodul 21 dient im wesentlichen zur Datensammlung und zu deren koordinierten Weiterleitung an die Steuerein­ richtung 23. Dabei können gegebenenfalls auch Funktionen zur Datensicherung, z. B. eine Zwischenspeicherung von Zählwerten oder bei einer fehlerhaften Übertragung eines Zählwertes die Nachforderung des entsprechenden Wertes umfaßt sein.

Die nachgeschaltete Steuereinrichtung 23 erhält die somit be­ rechneten und ermittelten Zählwerte und/oder Informationen und führt diese den jeweiligen Schnittstellen oder Bestim­ mungsorten zu. Es wird hier also die Handhabung der Daten (Datenhandling) durchgeführt. Hier können auch Informationen, z. B. Einstellwerte, Parameter, Justier- oder Kalibrierein­ stellungen der Recheneinrichtung 9 und/oder der Digitalisier­ einrichtung 3 rangiert werden. Dabei können auch zusätzliche oder neue Programme und/oder Funktionen eingegeben oder über­ tragen werden. Es erfolgt dann ein Datenaustausch von Rich­ tung der Steuereinrichtung 23 zur Verarbeitungseinrichtung 11 oder auch zur Recheneinrichtung 9 allgemein.

Nachfolgend wird näher ein weiteres detaillierteres Wirkener­ giemodul 17a näher erläutert, das sinngemäß für das Blinden­ ergiemodul 15 oder das Wirkenergiemodul 17 zur Anwendung kom­ men kann. Es beinhaltet zusätzliche Funktionen zur Berück­ sichtigung einer Anlaufschwelle und einen näher ausgebildeten Impulsgenerator.

Fig. 3 zeigt eine alternative oder optionale Lösung für ein Energiemodul. Das gezeigte Wirkleistungsmodul 17a umfaßt einen für alle Phasen gemeinsamen Impulsgenerator 44 und je Phase ein Zählwertmodul 46R. Dieses ist beispielhaft nur für die Phase R dargestellt und beinhaltet im wesentlichen alle Auf­ gaben eines Energiemoduls mit Ausnahme die des Impulsgenera­ tors 44. Wahlweise kann ein solches Modul für jede Phase R, S und T des Verbrauchers vorgesehen sein. Alternativ ist es auch wie bereits oben beschrieben möglich, daß das vorliegen­ de Zählwertmodul 46R nach Art eines Multiplexers abwechselnd für die jeweiligen Phasen arbeitet.

Das Zählwertmodul 46R hat im wesentlichen einen Aufbau wie das bereits oben beschriebene Blindenergiemodul 15. Ausgehend von der Multiplikation der Werte der Signale U und I im Mul­ tiplizierer 37 wird in einem Summierer oder Summierglied 39 die Summe hiervon als Energiewert gebildet. Der Energiewert wird über das erste Schaltglied 45, das vom Richtungsglied 41 gesteuert ist, dem Zählspeicher 43a oder 43b zugeführt. Dem Richtungsglied 41 ist vorliegend zusätzlich ein erstes Tief­ paßfilter 47 vorgeschaltet, das bevorzugt als IIR- oder FIR-Filter ausgebildet sein kann. Auf diese Weise können unklare Betriebszustände, insbesondere kurzzeitige Richtungswechsel, z. B. bei Phasenverschiebungen zwischen U und I im Bereich von -90° bis +90°, auf vorgegebene Weise bewertet oder behandelt werden.

Das Ausgangssignal des ersten Tiefpaßfilters 47 wird gleich­ zeitig auf ein Schwellwertglied 49 geführt, das ein zweites Schaltglied 51 steuert. Dieses zweite Schaltglied 51 erlaubt es, die aufsummierten Energiebeträge statt in einen der Zähl­ speicher 43a oder 43b in einen ersten Akkumulator 60 des Im­ pulsgenerators 44 zu leiten, auf den später noch näher ein­ gegangen wird.

Zweck dieser Schaltung oder Verfahrensweise ist es, mit dem Schwellwertglied 49 eine Anlaufschwelle für die Erfassung der Energiewerte zu bilden. Das heißt, daß der Elektrizitätszäh­ ler 1 erst ab einer vorbestimmten Energiemenge Zähl- oder Verbrauchswerte bilden soll. Dies kann beispielsweise zur Unterdrückung von Energiewerterfassungen unterhalb eines be­ stimmten Toleranzbandes oder unter eines vorgegebenen Grenz­ wertes dienen. Falls der Grenzwert nicht erreicht wird, wer­ den die aufsummierten Werte nicht den Zählspeichern 43a oder 43b zugeführt, sondern dem Impulsgenerator 44 zugeführt.

Dem Impulsgenerator 44 sind eingangsseitig Leistungswerte zu­ geführt. Dies kann beispielsweise - wie gezeigt - dadurch er­ folgen, daß die je Phase vom Multiplizierer 37 erhaltenen Leistungswerte einem Summierer 53 zugeführt sind, der einen Gesamtleistungswert für alle Phasen bildet. Dieser wird dem ersten Akkumulator 60 zur Bildung eines Gesamtenergiewertes zugeführt. Alternativ ist es auch möglich, daß je Phase die am Ausgang des Summiergliedes 39 anliegenden Energiewerte in einem Akkumulator aufsummiert werden. Dadurch entfällt in diesem Fall der Summierer 53.

Die erhaltenen Energiewerte werden in zwei Zweigen verarbei­ tet. Ein erster Verarbeitungszweig dient zur Richtungserken­ nung. Dazu werden die Energiewerte in einem zweiten Akkumula­ tor 55 aufakkumuliert und über ein zweites Tiefpaßfilter 56 einem Signalerzeuger 57 zugeführt. Das zweite Tiefpaßfilter 56 dient wie das bereits oben beschriebene erste Tiefpaßfil­ ter 47 zur Behandlung von kurzzeitigen Richtungswechseln.

Im Signalerzeuger 57 wird die Richtung des Energieflusses aus dem vorhandenen Signale ermittelt und ein Richtungssignal hierzu erzeugt, das am ersten Ausgang 59a zur weiteren Ver­ arbeitung dem Übergabemodul 21 zugeführt wird. Gegebenenfalls kann vom ersten Ausgang 59a und/oder von dem im folgenden noch genauer beschriebenen zweiten Ausgang 59b direkt ein Ausgang, ein Treiber, oder direkt ein optisches Anzeigemit­ tel, z. B. eine Leuchtdiode, angesteuert werden.

Das Richtungssignal des Signalerzeugers 57 kann zusätzlich auch zur Ansteuerung des ersten Schaltgliedes 45 der jeweili­ gen Phasen verwendet werden (strichliert dargestellt), wenn als Alternative zu der hier beschriebenen Variante für alle Phasen gleichzeitig eine gemeinsame Richtungsumschaltung in Abhängigkeit von einer Gesamtenergierichtung erfolgen soll. Selbstverständlich ist auch eine phasenbezogene oder -selek­ tive Richtungsumschaltung möglich.

Das Ausgangssignal des Summierers 53 ist auf einen Eingang des ersten Akkumulators 60 geführt, der die erhaltenen Werte akkumuliert. Dieser erste Akkumulator 60 erhält zusätzlich auch die bereits oben beschriebenen Energiewerte von dem Zählwertmodul 46R (und die der übrigen zwei Phasen bei einer dreiphasigen Ausführung), so daß hier Energiemengen, die un­ terhalb der erforderlichen Ansprechschwelle liegen, entspre­ chend ihrer Energierichtung bewertet (je nach Vorzeichen Ab­ zug oder Addition) werden und somit bei der Nachbildung des optischen Signals berücksichtigt sind - oder besser: nicht zur Bewertung für das optische Signal kommen.

Dem ersten Akkumulator 60 ist ein Komparatorglied 61 nachge­ schaltet, das für eine vorgegebene Energiemenge einen Impuls an seinem Ausgang erzeugt. Die so am Ausgang erzeugte Impuls­ folge, die gegebenenfalls eine hohe Frequenz aufweisen kann, ist anschließend auf eine Teilereinrichtung 63 geführt, die die Anzahl der Impulse pro Zeiteinheit im Hinblick auf die optische Signalisierung auf eine für das menschliche Auge er­ faßbare Blinkfrequenz absenkt. Das geteilte Impulsfolge steht dann am weiteren Ausgang 59b zur Verfügung. Die Anzahl ihrer Impulse pro Sekunde ist kleiner als 20, insbesondere kleiner 12. Die Impulsanzahl 12 entspricht dabei einer vorgegebenen Grenzenergie.

Die jeweils vom Komparatorglied 61 erfaßte und weitergegebene Energiemenge wird parallel über ein Bewertungsglied 62 dem ersten Akkumulator 60 wieder zugeführt und hier entsprechend der Energierichtung subtrahiert oder addiert. Diese Maßnahme dient dazu, die als gemessene Energie an den weiteren Ausgang 59b abgegebene Energieinformation von der dem ersten Akkumu­ lator 60 zugeführte Gesamtenergiemenge abzuziehen oder sie mit der Gesamtenergiemenge zu addieren.

Die oben beschriebenen einzelnen Module, Funktionen, Verar­ beitungseinrichtungen usw. können jeweils unterschiedliche Verarbeitungsgeschwindigkeiten aufweisen. Die dabei jeweils verwendeten Verarbeitungsgeschwindigkeiten müssen der jeweils gewünschten Aufgabe oder den jeweiligen Anforderungen des je­ weiligen Moduls entsprechen. Dazu können beispielsweise der Summierer 39 und der Multiplizierer 37 eine gemeinsame Verar­ beitungsgeschwindigkeit aufweisen, die sehr hoch ist. Die nachgeschalteten Funktionsglieder, insbesondere das Rich­ tungsglied 41 oder die Zählwertspeicher 43a und 43b weisen hingegen langsamere Verarbeitungsgeschwindigkeiten auf. Das Übergabemodul 21 kann beispielsweise eine sehr niedrige Ver­ arbeitungsgeschwindigkeit aufweisen.

Die Zuordnung der Verarbeitungsgeschwindigkeiten zu den je­ weiligen Aufgaben erfolgt nach einer Prioritätenordnung, die sich an den Anforderungen einer Echtzeitverarbeitung für Elektrizitätszähler orientiert. Prinzipiell kann beispiels­ weise davon ausgegangen werden, daß die Verarbeitungsge­ schwindigkeit einer Stufe oder eines Moduls desto höher ist, desto näher sie sich im gesamten Verfahrensablauf am Eingang des Elektrizitätszähler befindet. Anders ausgedrückt: je wei­ ter die Zählwert- oder Verbrauchserfassung in der Meßwertver­ arbeitung fortgeschritten ist, desto langsamer kann die Ver­ arbeitungsgeschwindigkeit sein.

Selbstverständlich kann über das Interface 27 an vorgegebenen Stellen im Verfahrensablauf, insbesondere zur Kalibrierung, zur Skalierung, Parametrierung oder für sonstige Einstellun­ gen, eingegriffen werden, so daß die gewünschten Parameter verändert werden können. Dies gilt einerseits für die Ein­ stellung und Kalibrierung des Elektrizitätszählers 1 oder zur Einstellung von für den Betrieb wünschenswerten Daten.

Weiterhin können auch zwischen den beispielhaft aufgezeigten Funktionsblöcken oder Modulen zusätzliche weitere Bausteine, insbesondere Filterfunktionen oder sonstige Zusatzmittel, vorgesehen sein. Selbstverständlich können auch einzelne oben beschriebene Merkmale verschiedener Ausführungen miteinander kombiniert werden, ohne daß der Grundgedanke der vorliegenden Idee verlassen wird. Dies gilt insbesondere für die einfache Erzeugung der optischen Signal- oder Zählwertimpulse.

Claims (12)

1. Elektrizitätszähler (1) bei dem zumindest ein Strom- und ein Spannungssignal (I bzw. U) einer Digitalisiereinrichtung (3) zugeführt sind, der eine Recheneinrichtung (9) nachge­ schaltet ist, in welcher in einem Leistungsmodul (15, 17, 17a, 19) die digitalen Werte der beiden Signale (I bzw. U) mitein­ ander zu Leistungswerten multipliziert und einem Summierglied (39) zugeführt sind, das Energiewerte bildet,
wobei ein dem Summierglied (39) nachgeschaltetes Schwellwert­ glied (49) vorgesehen ist, das beim Überschreiten eines vor­ gebbaren Grenzwertes die Energiewerte zumindest einem Spei­ cher zur Bildung eines Energiewertes zuführt,
wobei die Leistungs- oder die Energiewerte zusätzlich einem Impulsgenerator (44) zugeführt sind, in dem für eine vorgeb­ bare Energiemenge jeweils ein Signalimpuls erzeugt ist, der an ein erstes optisches Anzeigemittel (30a) geführt ist, und
wobei die Leistungs- oder Energiewerte, die unterhalb des Grenzwertes liegen, vom Schwellwertglied (49) einem ersten Akkumulator (60) des Impulsgenerators (44) zuführt sind, der­ art, daß sie von der akkumulierten Gesamtenergiemenge entspre­ chend ihrer Energierichtung subtrahiert oder zur Gesamtener­ giemenge addiert sind.

2. Elektrizitätszähler nach Anspruch 1, wobei der Speicher einen ersten Zählspeicher (43a) für einen Energiebezug und einen zweiten Zählspeicher (43b) für eine Energielieferung umfaßt, und wobei ein Richtungsglied (41) die jeweiligen Energiewerte entsprechend ihrer Energierichtung dem jeweili­ gen Zählspeicher (43a oder 43b) zuführt.

3. Elektrizitätszähler nach Anspruch 2, wobei das Strom- und das Spannungssignal (I, U) und das Leistungsmodul (15, 17, 17a, 19) bezüglich der Bildung des Energiewertes dreiphasig ausge­ bildet sind, wobei für jede Phase ein Richtungsglied (41) vorgesehen ist, und wobei der Gesamtenergiewert über alle Phasen gebildet ist.

4. Elektrizitätszähler nach Anspruch 2, wobei das Strom- und das Spannungssignal (I, U) und das Leistungsmodul (15, 17, 17a, 19) bezüglich der Bildung des Energiewertes dreiphasig ausge­ bildet sind, wobei der Gesamtenergiewert über alle Phasen ge­ meinsam gebildet ist, und wobei für alle Phasen ein gemeinsa­ mes Richtungsglied (41) vorgesehen ist, das die jeweiligen Energiewerte den jeweiligen Zählspeichern (43a, 43b) in Ab­ hängigkeit von der Energierichtung des Gesamtenergiewertes zu führt.

5. Elektrizitätszähler nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wo­ bei das Richtungsglied (41) ein Richtungssignal erzeugt.

6. Elektrizitätszähler nach Anspruch 5, wobei das Richtungs­ signal an ein zweites optisches Anzeigemittel (30b) geführt ist.

7. Elektrizitätszähler nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wo­ bei der Impulsgenerator (44) eine Teilereinrichtung (63) um­ faßt, die die Anzahl von Signalimpulsen auf eine Anzahl her­ unterteilt, die für das menschliche Auge über das erste opti­ sche Anzeigemittel (30a) wahrnehmbar ist.

8. Elektrizitätszähler nach Anspruch 7, wobei die geteilte Anzahl unter 20, insbesondere unter 12 Signalimpulsen pro Sekunde liegt.

9. Elektrizitätszähler nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wo­ bei die Digitalisiereinrichtung (3) als Analog/Digitalwandler (7) einen Sigma-Delta-Modulator umfaßt.

10. Elektrizitätszähler nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wo­ bei das erste und/oder zweite optische Anzeigemittel als Leuchtdiode/n ausgebildet ist/sind.

11. Elektrizitätszähler nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wo­ bei die optischen Anzeigemittel von einem Display (29) gebil­ det sind.

12. Elektrizitätszähler nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei die Strom- und Spannungssignale (I, U) und die Signal­ verarbeitung dreiphasig ausgeführt sind.