DE2803156A1

DE2803156A1 - Messverfahren und messeinrichtung zur ermittlung einer tarifgroesse fuer energieverbraucher

Info

Publication number: DE2803156A1
Application number: DE19782803156
Authority: DE
Inventors: Alfred Dr Ing Spaelti
Original assignee: Landis and Gyr AG
Current assignee: Landis and Gyr AG
Priority date: 1977-12-29
Filing date: 1978-01-25
Publication date: 1979-07-05
Also published as: US4405987A; DE2803156C2; FR2413662B1; CH621196A5; ATA854078A; GB2011631A; JPS5734503B2; GB2011631B; JPS5492787A; IT1101326B; AT387094B; IT7831106A0; FR2413662A1

Description

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l^LANDtS&GYRJ CH-6301 ZUG. Schweiz

Messverfahren und Messeinrichtung zur Ermittlung einer Tarifgrösse für Energieverbraucher

Die Erfindung bezieht sich auf ein Messverfahren nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie auf eine Messeinrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 5.

Die Lieferanten elektrischer Energie sind bestrebt, die Energieverbraucher zu einer zeitlich konstanten Leistungsbeanspruchung anzuhalten. Bei Grossverbrauchern erfolgt dies meist durch die Anwendung leistungsabhängiger Tarife. Zur Ermittlung der Leistungsbeanspruchung werden Tarifgeräte eingesetzt, die aber heute noch viele Wünsche tarifpolitischer und technischer Art offen lassen und deshalb für die grosse Zahl der Kleinverbraucher nicht geeignet sind. Im Vordergrund der heute üblichen Tarifgeräte stehen der Maximumzähler und der Ueberverbrauchszähler. Bekannt sind ferner Leistungsstufen-Anzeigegeräte und Leistungsanalysatoren sowie zahlreiche Lösungsvorschläge für Tarifgeräte, die keine praktische Bedeutung erlangt haben. Ferner ist ein leistungsabhängiges Tarifgerät bekannt, das den zeitlichen Abstand zwischen den von einem Festmengenkontakt eines Elektrizitätszählers erzeugten Festmengenimpulsen aus-

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wertet und einen Summierzähler jeweils um einen nach einer bestimmten Funktion von diesem Abstand abhängigen Betrag - beispielsweise um den Kehrwert des Abstandes - weiterschaltet.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde,dass eine praxisnahe Tarifierung folgenden Forderungen gerecht werden soll:

1. Der niedrigste Energiepreis je Energiemenge soll dann zur Anwendung gelangen, wenn der Verbraucher die Energie bei konstanter Leistung bezieht.

2. Der Tarif soll weder vom Verhalten während einer im Vergleich zur ganzen Berechnungsperiode sehr kleinen Zeitperiode noch vom Ueberschreiten einer festen Leistungsgrenze abhängig sein, sondern das Verhalten während der gesamten Berechnungsperiode berücksichtigen.

3. Rückstelloperationen an Tarifgeräten sowie das Einstellen von Grenzwerten soll vermieden werden.

4. Die Erfassung des Leistungsverhaltens soll zu beliebigen Zeiten abschaltbar sein.

Die bekannten Tarifgeräte erfüllen einzelne dieser Forderungen. Es ist jedoch keine Lösung bekannt, die gleichzeitig alle Bedingungen in befriedigendem Masse erfüllt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Messverfahren sowie eine Messeinrichtung zur Ermittlung einer Tarifgrösse für Energieverbraucher zu schaffen, welche allen Anforderungen 1 bis 4 gerecht werden.

Die Erfindung besteht in den im Kennzeichen des Anspruchs 1 sowie in den im Kennzeichen des Anspruchs 5 angegebenen Merkmalen.

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Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert.

Es zeigen: Fig. 1 eine Prinzipdarstellung einer

Messeinrichtung und
Fig. 2 ein Leistungs-Zeit-Diagramm.

In der Fig. 1 bedeutet 1 einen Verbraucher, der elektrische
Energie aus einem Energieverteilungsnetz 2 bezieht. Mit einem Elektrizitätszähler 3, der in üblicher Weise aus einem Messwerk 4 und einem in kWh geeichten Zählwerk 5 besteht, wird
die vom Verbraucher 1 bezogene Energie gemessen. Das Zählwerk 5 ist mit einem Impulsgeber 6 verbunden, der jeweils nach dem Verbrauch einer bestimmten Energiefestmenge, beispielsweise
einer Kilowattstunde, einen Festmengenimpuls erzeugt. Diese
Festmengenimpulse steuern ein Tarifgerät 7, das baulich mit
dem Elektrizitätszähler 3 vereinigt sein kann und aus einem
Mess- und Rechenglied 8 sowie einem Sumrnierglied 9 besteht.
Das Sumrnierglied 9 ist vorteilhaft ein in kW geeichtes Zählwerk und wird im folgenden Summierzählwerk genannt.

Das Mess- und Rechenglied 8 bildet jeweils nach dem Auftreten eines Festmengenimpulses eine zum Kehrwert des zeitlichen Abstandes dieses Festmengenimpulses zum vorangehenden Festmengenimpuls proportionale Messgrösse« Im Summierzählwerk 9 werden diese Messgrössen aufsummiert. Vorzugsweise weist das Mess- und Rechenglied 8 einen Mikroprozessor auf,der den zeitlichen Abstand zwischen jeweils zwei aufeinanderfolgenden Festmengenimpulsen durch Vergleich mit der als Zeitbasis dienenden Netzfrequenz des Energieverteilungsnetzes 2 ermittelt und den Kehrwert dieses Abstandes berechnet. Der berechnete Kehrwert kann einem Speicher zugeführt werden, dessen Speicherinhalt in festen Blöcken entleert und in das Summierzählwerk 9 eingegeben wird. Selbstverständlich kann auf den genannten Speicher auch verzichtet und das Summierzählwerk 9 nach jedem Festmengenimpuls um einen dem Kehrwert entsprechenden Betrag weitergeschaltet werden.

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Das Zählwerk 5 des Elektrizitätszählers 3 und das Summierzählwerk 9 des Tarifgerätes 7 stehen Über einen Nachrichtenkanal 10 mit einer gemeinsamen Auswerteeinrichtung 11 in Verbindung, die Auswerteglieder 12 und 13 aufweist. Der Nachrichtenkanal 1O kann aus einer bekannten Zählerstandübertragungseinrichtung, welche die Zählerstände über das Energieverteilungsnetz 2 oder über eine gesonderte Leitung überträgt, oder auch aus einer anderen geeigneten Nachrichtenverbindung bestehen.

In der Fig. 2 bedeutet 14 eine Lastkurve, die den Verlauf der Leistung P in Funktion der Zeit t über eine längere Berechnungsperiode T darstellt. Durch schraffierte Flächen sind Energiefestmengen E angedeutet, die vom Verbraucher 1 in Zeitintervallen At. bezogen werden. Die mittlere Leistung innerhalb eines Zeitintervalls At. ist mit P. bezeichnet.

Es gilt die Beziehung

P.

At.

Im folgenden wird die Differenz zwischen den Zählwerkständen des Elektrizitätszählers 3 am Ende und zu Beginn der Berechnungsperiode T als Messwert Z- und jene des Summierzählwerkes 9 als Messwert Z„ bezeichnet. Aus dem Messwert Z,., welcher der innerhalb der Berechnungsperiode T bezogenen Energie E entspricht, lässt sich der Mittelwert P der Leistung über die Berechnungsperiode bestimmen:

T T

Der Messwert Z_ entspricht den aufkumulierten Werten der über die Zeitintervalle A^ gemittelten Leistung P^:

^Pi

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-ψ. Ζ803156

Die Anzahl η der aufkumulierten P. - Werte ist aus dem Messwert Z. bekannt:

n- J^-A

ⁿ - E - E
ο ο

Das Auswerteglied 12 bildet aus den Messwerten 7. und Z„ den Mittelwert P der P. - Werte zu

Z Z

P = = E

η ο Z₁

Das Auswerteglied 13 bildet den Quotienten aus dem Mittel-

se _

wert P und dem Mittelwert P zu

Entsprechend der Terminologie aus der mathematischen Statistik ist der Mittelwert P der P. - Werte als Erwartungswert der Leistung P bezüglich der Leistungsverteilung zu bezeichnen. Dieser Erwartungswert P stellt, wie weiter unten gezeigt wird, eine bestgeeignete Tarifgrösse dar. Auch der Quotient P

ist als Tarifgrösse sehr gut geeignet, denn man kann zeigen, dass

P 2
—- = K

ist, wobei K_F den Formfaktor der Lastkurve 14, d.h. das Verhältnis aus dem quadratischen Mittelwert und dem arithmetischen Mittelwert, bedeutet. Aus der Anzeige des Auswertegliedes 13 kann also der Formfaktor K_ gewonnen werden, der gleich 1 ist, wenn der Verbraucher seine Energie bei konstanter Leistung bezieht. Praktisch ist der Formfaktor K_ immer grosser als 1. /

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Der für die bezogene Energie zu bezahlende Betrag K kann z.B. nach der Formel

(, ♦ Jl. . _L)

ermittelt werden, wobei α und b Proportionalitätsfaktoren bedeuten. Der Energiepreis je kWh steigt also mit zunehmendem P 2

Wert von = K_ , so dass die eingangs gestellte Forderung

P
erfüllt ist.

Es ist leicht ersichtlich, dass auch die Forderung 2. erfüllt ist, da die Tarifgrösse P durch den Energiebezug während der gesamten Berechnungsperiode T kontinuierlich beeinflusst wird und keine Leistungsgrenzwerte verwendet werden. Eine Rückstellung des Tarifgerätes 7 zu Beginn einer neuen Berechnungsperiode ist nicht erforderlich, so dass auch die Forderung 3. erfüllt ist. Schliesslich ist auch die Forderung 4. erfüllt, da der Summiervorgang im Tarifgerät 7 jederzeit unterbrochen und später wieder fortgesetzt werden kann, ohne hierdurch Fehlanzeigen hervorzurufen.

Ein besonderer Vorteil der beschriebenen Lösung besteht darin, dass sie die Ermittlung von Tarifgrössen gestattet, die nicht irgendwelche beliebig gewählte Funktionen der Leistungsbeanspruchung darstellen, sondern durch Gesetze der mathematischen Statistik begründet sind.

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Claims

PATENTANSPRUECHE

1J Messverfahren zur Ermittlung einer Tarifgrösse für Energieverbraucher, wobei mittels eines einem Verbrauchszähler zugeordneten Impulsgebers Festmengenimpulse erzeugt werden, von denen jeder den Verbrauch einer vorbestimmten Energiefestmenge darstellt, und wobei dem Kehrwert der zeitlichen Abstände zwischen den einzelnen Festmengenimpulsen proportionale Messgrössen ermittelt und diese in einem Summierglied aufsummiert werden, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Auswerteeinrichtung (11) der Quotient aus dem Messwert (Z_?) des Summiergliedes· (9) und dem Messwert [Z.) des Verbrauchszählers (3) gebildet wird.
2. Messverfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem Messwert (Z_?) des Summiergliedes (9) und dem Messwert (Z^) des Verbrauchszählers (3) der Erwartungswert (p) der Leistung bezüglich der Leistungsverteilung gebildet wird«
3. Messverfahren nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Quotient aus dem Erwartungswert (P~) der Leistung und dem Mittelwert (P) der Leistung gebildet wird.
4. Messverfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem Messwert (Z„) des Summiergliedes (9) und aus dem Messwert (Z^) des Verbrauchszählers (3) der Formfaktor der Lastkurve (14) gebildet wird.

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ORIGINAL INSPECTED

-J-
5. Messeinrichtung zur Durchführung des Messverfahrens nach Patentanspruch 1, mit einem Verbrauchszähler, einem diesem zugeordneten Impulsgeber zur Erzeugung von Festmengenimpulsen, einem Mess- und Rechenglied zur Ermittlung von dem Kehrwert der Zeitabstände zwischen den einzelnen Festmengenimpulsen proportionalen Messgrö'ssen und mit einem Summierglied zum Aufsummieren der Messgrössen, dadurch gekennzeichnet, dass das Summierglied (Z_) und der Verbrauchszähler (3) über einen Nachrichtenkanal (1O) mit einer gemeinsamen Auswerteeinrichtung' (11) in Verbindung stehen,
6. Messeinrichtung nach Patentanspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinrichtung (11) ein Auswerteglied (12) zur Ermittlung des Erwartungswertes P der Leistung bezüglich der Leistungsverteilung nach der Beziehung

^Z1

aufweist, wobei E die Energiefestmenge, Z. den Messwert des Verbrauchszählers (3) und Z„ den Messwert des Summierg-liedes (9) bedeutet.
7. Messeinrichtung nach Patentanspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinrichtung (11) ein Auswerteglied (13) zur Ermittlung des Quotienten aus dem Erwartungswert P der Leistung und dem Mittelwert P der Leistung nach der Beziehung

Jl _e τ is_
ρ - ο _Z2

aufweist, wobei E die Energiefestmenge, Z^ den Messwert des Verbrauchszählers (3), Z_ den Messwert des Summiergliedes (9) und T die Dauer der Messperiode bedeutet.

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.3-
8. Messeinrichtung nach einem der Patentansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Summierglied (9) ein Zählwerk ist.
9. Messeinrichtung nach Patentanspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Mess- und Rechenglied (8) einen Mikroprozessor aufweist.

LGZ LANDIS & GYR ZUG AG Konzern-Patentabteilung

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