DE2638975C2 - Maximalleistungsüberwachungsgerät - Google Patents

Maximalleistungsüberwachungsgerät

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FRITZ ARN ELEKTRO-ENGINEERING fur SPEZIAL-ANLAGEN ZUERICH CH
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Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Überwachungs- und Steuergerät zur Einhaltung einer mittleren Maximalleistung einer elektrischen Anlage, mit einer Einrichtung zur Erzeugung einer gleichgerichteten, leistungsproportionalen Spannung, die mitteis eines Spannungs-Frequenz-Wandlers in eine leistungsproportionale Frequenz umgewandelt wird.
Die Aufwendungen zur Erzeugung einer elektrischen Energie setzen sich aus den festen Kosten, die im wesentlichen von der Höhe der installierten Leistung abhängen, und den beweglichen Kosten, die der abgegebenen Arbeitsmenge proportional sind, zusammen. Um diese Kosten möglichst gerecht auf die größeren Abnehmer zu verteilen, wird nach einem Maximumtarif abgerechnet. Neben dem Arbeitspreis ist noch eine Leistungsgebühr für die innerhalb eines bestimmten Zeitraumes beanspruchte Höchstleistung zu entrichten. Zur meßtechnischen Erfassung dieser Tarifform dient ein Maximumzähler.
Für die Berechnung der Leistungsgebühr sollen kurzzeitige Leistungsspitzen nicht erfaßt werden, da sie die festen Kosten nicht beeinflussen. Es wird daher jeweils die mittlere Leistung über eine längere Meßperiode von 15 oder 30 Minuten für die Erfassung des Leistungsma-
ximums zugrunde gelegt Übliche Maximumzähler weisen eine kreisförmige Zeigerskala mit Schleppzeiger auf. Am Ende eines Ablesezeitraumes zeigt der Schleppzeiger das höchste aufgetretene Leistungsmaximum an.
Selbstverständlich ist jeder Verbraucher bestrebt sein Leistungsmaximum möglichst nieder zu halten. Hierfür sind Überwachungsgeräte erhältlich, die sobald der Maximumzähler ein bestimmtes Leistungsniveau erreicht, die Zuschaltung weiterer Verbraucher bzw. Verbrauchergruppen sperrt oder sogar abschaltet.
Aus der DE-OS 14 98 259 ist eine Überwachungseinrichtung bekannt, bei der die gemäß Oberbegriff des Patentanspruches erzeugten Impulse als Zählimpulse mit vorgegebenen Vergleichsimpulsen in einem Differenz-Zähiwerk aufgerechnet werden.
Die Meßperiode dauert genau 15 Minuten und entspricht der Meßperiode eines an der gleichen Anlage angeschlossenen Maximalleistungsmeßgerätes. Die Hauptmeßperiode von 15 Minuten kann in mehreren
jo Teilmeßperioden unterteilt sein. Nach Ablauf der 15minütigen Hauptmeßperiode erfolgt eine Rückstellung in die Anfangsphase.
Die Analog-Digital-Wandlung der bezogenen Leistung in einer proportionalen Frequenz ist auch aus der CH-PS 4 95 559 bekannt, in der ein Maximalleistungsmeßgerät beschrieben ist.
Der NacMeil dieser bekannten Überwachungsgeräte ■st augenfällig. Das Gerät muß mit dem zentralen Maximum-Zähler gekoppelt sein und mittels Steuerleitungen mit den abzuschaltenden Verbrauchern bzw. Verbrauchergruppen verbunden sein. Dies bedingt u. U. bei einem Großbetrieb kilometerlange Steuerleitungen. Ein weiterer erheblicher Nachteil liegt in der Überwachungsart. Das Gerät nimmt seinen Betrieb erst nach Erreichen eines gewissen Leistungsniveaus, einer Schaltschwelle, auf. Dies bedeutet, daß bei hohem anfänglichen Bezug die Einwirkung des Gerätes zu spät erfolgt und entweder soviel Verbraucher abgeschaltet werden müssen, daß dadurch der Betrieb gestört wird, oder aber das zu haltende Leistungsniveau überschritten werden muß.
Aufgabe der Erfindung ist es ein Gerät zu schaffen, das die oben beschriebenen Nachteile bekannter Geräte nicht aufweist.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Überwachungsgerät, welches die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 aufweist.
Im folgenden wird eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Überwachungsgerätes beschrieben.
Um die Einschaltung einer mittleren Maximalleistung eine: elektrischen Anlage zu überwachen, ist es notwendig die mittlere Maximalleistung zu messen. Dazu wird der Strom über einen externen Stromwandler auf das Gerät geführt, worauf an einem internen Bürdewiderstand eine bestimmte Maximalspannung abfällt. Der Strombereich kann in mehreren Teilbereichen überstrichen werden. Eine nachfolgende Verstärkerstufe mit va-
riabler Verstärkung wird so eingestellt, daß beim Erreichen eines gewählten Nennstromes am Ausgang eine Spannung von beispielsweise 1 Vwr anliegt.
Die Netzspannung wird phasenrichtig von beispielsweise 220 Vcff hinuntertransformiert.
In einem driftarmen Digitalmultiplikator werden Strom- und Spannungskomponenten unter Berücksichtigung des Phasenwinkels miteinander multipliziert und die sin2-Funktion am Ausgang des Multiplikators über einen Tiefpaß-Filter geführt und verstärkt Liegen an den Multiplikator-Eingängen die Nominalwerte von 1 Vt.ff für die Strom- und 2cff für die Spannungskomponente bei einem Cos φ von 1 an, entsteht am Ausgang eine Gleichspannung von 0,5 V.
Diese gleichgerichtete, leistungsproportionale Spannung wird auf einen sehr stabilen, linearen Spannungs-Frequenz-Converter geführt, an dessen Ausgang eine leistungsproportionale Frequenz zur Verfügung steht.
Diese leistungsproportionale Frequenz wird auf einen Frequenzuntersetzter geführt, der jeweils nach 408 Eingangsimpulsen einen IK-FIip-FIop setzt. Der Zustand des Flip-Flops wird mit einem von der Netzfrequenz gesteuerten Zyklusimpuls mit einem Intervall von 14,0625 Sekunden abgefragt und gleichzeitig zurückgesetzt. Der abgefragte Zustand wird in ein 64-Bit-Schieberegister eingelesen. Mit jedem Zyklusimpuls wird das 64-Bit-Schieberegister um ein Bit weitergeschoben. Nach jeweils 64 Zyklen, die genau der Zeit von 15 Minuten entsprechen, geht das eingelesene Bit des Schieberegisters verloren.
Unmittelbar nach dem Einlesen in das Schieberegister wird dessen Inhalt ausgewertet, indem der Ausgang mit dem Eingang verbunden wird und gesteuert durch eine Prozeßablauf-Steuerung rotiert das Schieberegister um 64 Schritte. Nach Ablauf der Rotation ist somit die interne Organisation der Information identisch mit dem Zustand vor der Rotation.
Die Anzahl der positiven Bits werden gezählt und ergeben eine Aussage über den Mittelwert der Leistung in den letzten 15 Minuten. Diese Information erhält man alle 14,0625 Sekunden.
Überschreiten die Anzahl positive Bits einen eingestellten Sollwert, gibt der Speicherzähler am Ausgang ein Signal an die Prioritätslogik ab. In der Folge wird ein Relais angesteuert, dieses öffnet seinen Kontakt und schaltet eine Verbrauchergruppe mit der niedrigsten Priorität ab. Würde nun die mittlere Leistung während dem nächsten Zyklus noch über dem Sollwert liegen, wird ein weiteres Relais angesteuert, dessen Kontakt öffnet und eine Verbrauchergruppe mit der nächsthöheren Priorität wird abgeschaltet etc.
Ist die mittlere Leistung nun kleiner als der Sollwert, so schaltet immer nach vier Zyklen das Relais mit der höchsten Priorität seine entsprechende Verbrauchergruppe wieder zu. Durch die Wahl von vier Zyklen ist die Gefahr, daß die gesamte Anlage bei kleinen Lastschwankungen ins Pendeln gerät, gering. Je nach Anlage kann die Zahl der Zyklen nach der eine weitere Verbrauchergruppe zugeschaltet wird, sich nach oben oder unten verschieben.

Claims (7)

Patentansprüche:
1. ÜBerwachungs- und Steuergerät zur Einhaltung einer mittleren Maximalleistung einer elektrischen Anlage, wobei Verbraucher ab- und wieder zuschaltbar sind, mit einer Einrichtung zur Erzeugung einer gleichgerichteten, leistungsproportionalen Spannung, die mittels eines Spannungs-Frequenz-Wandlers in eine leistungsproportionale Frequenz umgewandelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulse dieser Frequenz während eines Intervalls zwischen zwei Zyklusimpulsen summiert werden und beim Überschreiten eines Grenzwertes einen Flip-Flop setzen, dessen Zustand in ein Schieberegister gelangt, dessen Inhalt nach jedem Zyklusimpuls ausgewertet wird; und eine logische Schaltung, die beim Überschreiten bzw. Unterschreiten eines Grenzwertes des Schieberegisterinhaltes nach programmierten Prioritäten die überwachten Verbraucher bzw. Verbrauchergruppen abschaltet bzw. später wieder zuschaltet.
2. Überwachungs- und Steuergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Erzeugung einer gleichgerichteten, leistungsproportionalen Spannung einen driftarmen DigitaltTiultiplikator mit anschließendem Tiefpaßfilter enthält.
3. Überwachungs- und Steuergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zyklusimpulse von der Netzfrequenz gesteuert werden.
4. Überwachungs- und Steuergerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Intervall zwischen zwei Zyklusimpulsen genau 14,0625 Sekunden beträgt.
5. Überwachungs- und Steuergerät nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Schieberegister 64 Bit umfaßt.
6. Überwachungs- und Steuergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswertung des Registerinhaltes mittels eines Zählers und einer Prozeßablaufsteuervorrichtung geschieht.
7. Überwachungs- und Steuergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die logische Schaltung nur nach jedem n-ten Zyklus die abgeschaltete Verbrauchergruppe (L\ — Lj) mit der höchsten Priorität wieder zuschaltet, wenn während η Zyklen die mittlere Leistung unter dem Grenzwert liegt.
DE2638975A 1976-08-28 1976-08-28 Maximalleistungsüberwachungsgerät Expired DE2638975C2 (de)

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AT251698B (de) * 1964-10-16 1967-01-10 Wiener Schwachstromweker Ges M Einrichtung zur Überwachung des Flusses von Mengen, besonders Energiemengen
CH495559A (de) * 1970-02-13 1970-08-31 Landis & Gyr Ag Höchstverbrauchsmesseinrichtung für elektrische Energie

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