DE3822051C2

DE3822051C2 -

Info

Publication number: DE3822051C2
Application number: DE19883822051
Authority: DE
Inventors: Martin 3300 Braunschweig De Kahmann
Original assignee: Martin 3300 Braunschweig De Kahmann
Current assignee: HAMBURGER ELEKTRONIK GMBH, 2000 HAMBURG, DE ZERA E
Priority date: 1988-06-30
Filing date: 1988-06-30
Publication date: 1991-09-05
Also published as: DE3822051A1

Description

Die Erfindung geht aus von einer Zählerprüfeinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, wie sie aus Engel/Ruth, "Ein elektronischer Gleich lastzähler", meßtechnik 8/68, S. 182-186 bekannt ist.The invention is based on a meter testing device according to the preamble of claim 1, as from Engel / Ruth, "An electronic match lastzähler ", measurement technology 8/68, p. 182-186 is known.

Die Meßrichtigkeit von Elektrizitätszählern (Zähler) für Verrechnungszwecke wird mittels Zählerprüfeinrichtungen (ZPE) bestimmt. Derartige ZPE bestehen im wesentlichen aus ein- oder mehrphasigen Spannungsgeneratoren, aus aktiven oder passiven elektronischen oder elektrischen Anordnungen zur Umformung der Generatorspannungen in für die Zähler geeignete Spannungen und Ströme und aus einem elektronischen Präzisions-Vergleichszähler. Bislang wurden derartige ZPE entsprechend den Gegebenheiten in den öffentlichen Versorgungsnetzen auf rein sinusförmigen Wechselstrombetrieb hin ausgelegt. Inzwischen führt eine durch 2 Umstände wesentlich bestimmte neue Situation zum Umdenken bei der Konzeption von ZPE: Durch die starke Zunahme der Verwendung von Leistungshalbleitern sind die Netzströme immer häufiger nicht sinusförmig. Das Aufkommen elektronischer, direkt anzuschließender Elektrizitätszähler verlangt nach neuen Meßverfahren insbesondere zur Untersuchung der Reaktion dieser Geräte auf Mischströme.The measuring accuracy of electricity meters (meters) for billing purposes is determined by meter testing equipment (ZPE). Such ZPE exist in essentially from single or multi-phase voltage generators, from active or passive electronic or electrical arrangements for reshaping the Generator voltages into voltages and currents suitable for the meters and out an electronic precision comparison counter. Such ZPE according to the conditions in the public supply networks on pure sinusoidal AC operation designed. Meanwhile, one is performing 2 circumstances significantly new situation to rethink the conception von ZPE: Due to the strong increase in the use of power semiconductors, the Grid currents are increasingly not sinusoidal. The advent of electronic, Electricity meter to be connected directly requires new measuring methods especially to investigate the reaction of these devices to mixed currents.

Während die Technik der programmierbaren, synthetischen Spannungserzeugung mit Digital-Analog-Wandlern, die die Generierung beliebiger Kurvenformen ohne zusätzlichen Aufwand ermöglicht, weite Verbreitung gefunden hat, sind bei den bekannten Lösungen die oben erwähnten ZPE-Komponenten, deren Funktion Meß-Stromwandler erfordert, weitgehend noch nicht zur Verarbeitung beliebiger Stromformen geeignet. Insbesondere der Gleichanteil in Mischströmen führt bei klassischen, induktiv wirkenden Stromwandlern zu Sättigungserscheinungen in deren Kernmaterialien und somit zu einer Störung von deren Funktion. Für die oben erwähnten Vergleichszähler, die derartige Stromwandler in ihren Eingangskreisen zur Stromanpassung verwenden, heißt das, daß die Meßunsicherheit dieser Geräte bei Mischstrombetrieb ansteigt. Zur Lösung dieses Problems bei Zählern gibt es inzwischen eine Vielzahl von Vorschlägen mit Stromsensoren, Stromwandlern und Strommeßschaltungen, deren Funktion aufgrund ihrer besonderen Konstruktion durch Gleichanteile nicht beeinträchtigt wird und die in der Art eines Hochpasses nur Wechselsignalanteile vom Primärkreis in einen Sekundärkreis übertragen (z. B. Schwab, A.: Hochspannungsmeßtechnik, Meßgeräte und Meßverfahren, Berlin 1981) oder mit Stromwandlerschaltungen, bei denen der Gleichanteil im Primärstrom über den Magnetisierungszustand der Wandlerkerne durch elektronische Hilfsschaltungen bestimmt und ein entsprechender Kompensationsstrom in die Wandlerschaltung eingespeist wird, um die Genauigkeit sicherzustellen (z. B. DE-OS 35 40 777).While using the technology of programmable, synthetic voltage generation Digital-to-analog converters that generate any waveform without additional effort, widespread use, are among the known solutions the above-mentioned ZPE components, their function Measuring current transformer requires, largely not yet for processing any Current forms suitable. In particular, the DC component in mixed flows leads to classic, inductive current transformers to saturation phenomena in their Core materials and thus disrupt their function. For the above mentioned comparison counter that such current transformers in their input circuits Using current matching means that the measurement uncertainty of these devices Mixed current operation increases. To solve this problem with meters there are meanwhile a lot of suggestions With Current sensors, current transformers and current measuring circuits, whose function due their special construction is not affected by DC components and which in the type of high pass only alternating signal components from the primary circuit into one Transfer secondary circuit (e.g. Schwab, A .: high-voltage measuring technology, measuring devices und Meßverfahren, Berlin 1981) or with Current converter circuits in which the DC component in the primary current is greater than State of magnetization of the converter cores by electronic auxiliary circuits determined and a corresponding compensation current in the converter circuit is fed in to ensure accuracy (e.g. DE-OS 35 40 777).

Der Nachteil dabei ist die zu geringe Meßgenauigkeit, sowie daß sie sich nur mit hohem technischen Aufwand realisieren lassen. Für die Transformation großer Stromstärken mit niedrigem Übersetzungsverhältnis sind sie in der Regel ungeeignet.The disadvantage of this is that the measurement accuracy is too low and that it is realize only with high technical effort to let. For the transformation of large currents with low They are usually unsuitable.

Derartige Anordnungen sind autonom in dem Sinne, daß die Größe des Gleichanteils im Mischstrom unbekannt ist.Such arrangements are autonomous in the sense that the size of the DC component in the mixed flow is unknown.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Zählerprüfeinrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 dahingehend weiter zu entwickeln, daß der Zähler zuverlässig auch hinsichtlich seiner Genauigkeit bei Beaufschlagung mit zusätzlichen Gleichstromkomponenten ohne großen Aufwand geprüft werden kann. Diese Aufgabe wird mit dem Gegenstand des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen einer solchen Zählerprüfeinrichtung sind in den Unteransprüchen angegeben.The task of Invention is a Meter testing facility according to the generic term of claim 1 to further develop that the counter is reliable also in terms of its accuracy when applied with additional DC components can be checked with little effort. This task is the subject of claim 1 solved. Advantageous configurations of such a meter testing device are specified in the subclaims.

Die Funktionsweise soll nachfogend mittels Fig. 1 an einem Ausführungsbeispiel näher erklärt werden.The mode of operation will be explained in more detail by means of FIG. 1 using an exemplary embodiment.

Es ist ein Strompfad einer Einrichtung zur Prüfung eines Zählers 9 bei Mischstrombelastung dargestellt. Da die Gleichstromkomponente im Strom i die Funktion des internen Stromwandlers 10 im Vergleichszähler 11 stören würde, wird die Zusatzwicklung 5 von dem Transkonduktanzverstärker 4 mit einem Gleichstrom gespeist, der eine Gleichdurchflutung im Kern des Wandlers 10 erzeugt, die dem durch die Wicklung 6 erzeugten Gleichanteil ihrer Durchflutung vom Vorzeichen her entgegengesetzt und vom Betrag her gleich ist. Die Information über den einzuspeisenden Gleichstrom braucht nicht meßtechnisch aus dem Strom i zurückgewonnen zu werden. Vielmehr kann die erforderliche Kompensation der Gleichdurchflutung auf einfachere Weise erzielt werden, wenn es sich bei den Blöcken 1 und 2 um durch einen Rechner 12 digital steuerbare Spannungsgeneratoren handelt. Da die gewünschte Kurvenform für den Strom i in Form einer Wertetabelle im Rechner vorliegt, kann die Ansteuerung so erfolgen, daß der Generator 1 ein definiertes Mischsignal an seinem Ausgang erzeugt. Dieses dient zur Steuerung des Transkonduktanzverstärkers 3, der den Laststrom i im Prüfkreis generiert. Der Generator 2 hingegen wird so angesteuert, daß sein analoges Ausgangssignal für den Verstärker 4 dem Gleichstromantel des definierten Mischsignals unter Berücksichtigung der Transkonduktanzen der Verstärker 3 und 4 und der Windungszahl der Wicklung 5 entspricht. Bei dieser Betriebsweise ist der Kern des Wandlers 10 gleichdurchflutungsfrei, so daß die Transformation des Wechselsignalanteils über die Primärwicklung 6 in die Sekundärwicklung 7 zur Speisung des elektronischen Vergleichszähler-Meßwerks problemlos erfolgen kann. Falls erforderlich ist es aber auch möglich, durch entsprechende Programmierung des Rechners im Wandler 10 außerdem die Kompensation von Durchflutungen zu erreichen, die aufgrund ihrer von der Grundharmonischen abweichenden Frequenz keinen Beitrag zur Leistungsmessung liefern und das elektronische Meßwerk und den Wandler nur unnötig belasten.A current path of a device for testing a counter 9 with a mixed current load is shown. Since the direct current component in the current i would interfere with the function of the internal current transformer 10 in the comparison counter 11 , the additional winding 5 is fed with a direct current by the transconductance amplifier 4 , which generates a direct current in the core of the converter 10 , which is the direct component of the winding 6 generated by it Flooding is opposite in sign and the same in amount. The information about the direct current to be fed in does not have to be recovered from the current i by measurement. Rather, the required compensation of the direct flooding can be achieved in a simpler manner if the blocks 1 and 2 are voltage generators that can be digitally controlled by a computer 12 . Since the desired curve shape for the current i is in the form of a table of values in the computer, the control can take place in such a way that the generator 1 generates a defined mixed signal at its output. This is used to control the transconductance amplifier 3 , which generates the load current i in the test circuit. The generator 2, on the other hand, is controlled in such a way that its analog output signal for the amplifier 4 corresponds to the DC jacket of the defined mixed signal, taking into account the transconductances of the amplifiers 3 and 4 and the number of turns of the winding 5 . In this mode of operation, the core of the converter 10 is free of constant flux, so that the transformation of the alternating signal portion via the primary winding 6 into the secondary winding 7 for feeding the electronic comparison counter measuring mechanism can be carried out without problems. If necessary, it is also possible, by appropriate programming of the computer in the converter 10, also to compensate for floods which, because of their frequency deviating from the fundamental harmonic, make no contribution to the power measurement and only unnecessarily load the electronic measuring mechanism and the converter.

Ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem keine Zusatzwicklung für den Stromwandler erforderlich ist, zeigt Fig. 2. Berücksichtigt man die Teile 10′ und 11′ nicht, würde Fig. 2 die bekannte Anordnung eines elektronisch fehlerkompensierten 1-Kern-Wandlers zeigen, wie sie z. B. aus der DE-OS 35 40 777 A1 bekannt ist. Der durch die Primärwicklung 1′ fließende Mischstrom i₁ erzeugt eine Mischdurchflutung im Kern 9′ des Wandlers. Der Wechselanteil der Durchflutung ist ursächlich für die Induktion einer Spannung in der Indikatorwicklung 3′. Der aus den Widerständen 4 und 5 sowie dem Operationsverstärker (OP) 7′ gebildete Verstärker speist nun solange einen Wechselstrom in die Sekundärwicklung 2′ des Wandlers, bis in dessen Kern nahezu Wechseldurchflutungsgleichgewicht herrscht und in Wicklung 3′ nur noch eine sehr kleine Spannung induziert wird. Mit Hilfe des aus OP 8′ und dem Widerstand 6′ bestehenden Strom-Spannungsumsetzers wird dann eine Spannung u₂ gewonnen, die proportional zum Primärstrom i₁ ist. Dieses Prinzip funktioniert nur, wenn der Gleichanteil in i₁ vernachlässigbar klein ist. Bei größeren Gleichströmen gerät der Kern g in die Sättigung, sodaß die Transformation nicht mehr richtig funktioniert. Um dieses zu verhindern, wird die vom Signalgenerator abgeleitete Spannung u₁ über den Widerstand 11′ an OP 7′ und über den Widerstand 10′ an OP 8′ angeschlossen. So wird erreicht, daß nur in dem Schaltungszweig mit der Wicklung 2′ ein Mischstrom fließt, dessen Gleichanteil - bestimmt durch u₁ - so groß ist, daß der Wandlerkern gleichdurchflutungsfrei ist. (Die übrigen Teile der ZPE mit der Spannungssteuerung für u₁ sind hier nicht mitgezeichnet.)A second exemplary embodiment of the invention, in which no additional winding is required for the current transformer, is shown in FIG. 2. If the parts 10 ' and 11' are not taken into account, FIG. 2 would show the known arrangement of an electronically error-compensated 1-core transformer, such as they z. B. is known from DE-OS 35 40 777 A1. The mixed current i ₁ flowing through the primary winding 1 ' generates a mixed flow in the core 9' of the converter. The alternating component of the flow is the cause of the induction of a voltage in the indicator winding 3 ' . The amplifier formed from the resistors 4 and 5 and the operational amplifier (OP) 7 ' now feeds an alternating current into the secondary winding 2' of the converter until there is almost alternating flow equilibrium in its core and only a very small voltage is induced in winding 3 ' . With the help of the OP 8 ' and the resistor 6' existing current-voltage converter, a voltage u ₂ is then obtained, which is proportional to the primary current i ₁ . This principle only works if the DC component in i _{1 is} negligibly small. With larger direct currents, the core g saturates, so that the transformation no longer works properly. To prevent this, the voltage u ₁ derived from the signal generator is connected via resistor 11 ' to OP 7' and via resistor 10 ' to OP 8' . This ensures that only in the circuit branch with the winding 2 ' flows a mixed current, the DC component - determined by u ₁ - is so large that the converter core is free of equal flux. (The other parts of the ZPE with the voltage control for u ₁ are not included here.)

Claims

1. Meter testing device, comprising

- A first current generator ( 1, 3, 12 ) and
a comparison counter ( 11 ) with a current transformer ( 10 ) which galvanically separates the comparison counter measuring device ( 8 ) from a counter ( 9 ) to be tested,

characterized in that

- The current transformer ( 10 ) has a third winding ( 5 ) which is acted upon by such a direct current that in the core of the transformer ( 10 ) a magnetic flux caused by a direct current component of the test current is compensated and that
- This winding ( 5 ) is connected directly to a second current generator ( 2, 4, 12 ) which generates this direct current from the instantaneous values of the signals of the first current generator ( 1, 3, 12 ).

2. Meter testing device according to claim 1, characterized in that the third winding ( 5 ) is a special, additional winding.

3. Meter testing device according to claim 1, characterized in that the third winding is an existing alternating current secondary winding ( 2 ' ) of the converter arrangement.

4. Meter testing device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the second current generator ( 2, 4, 12 ) is designed such that it also generates such currents from the instantaneous values of the signals of the first current generator ( 1, 3, 12 ) and feeds into the winding ( 5 ), which compensate for flooding in the core of the transducer ( 10 ), which due to their frequency deviating from the fundamental harmonic make no contribution to the power measurement and only the transducer ( 10 ) and the measuring mechanism ( 8 ) would unnecessarily burden.