DE4416439A1 - Electrical power consumption meter for controlling power network - Google Patents

Electrical power consumption meter for controlling power network

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Abstract

The electrical power consumption meter is connected to a power network and has a display device. An em wave e.g. light transmit/receive device (3) is attached to the glass plate (1) of a display device, with an emitter (4) and a receiver (5). When a coloured marker (2) on an incremental counter disc (1) passes the receiver, it generates electrical pulses representing incremental signals, which are transmitted (6) to a central computer (7) for further processing. The transmit/receive device can also generate incremental pulses using an inductive rpm sensor.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erfassung des elek­ trischen Energieverbrauchs in einem Stromnetz gemäß dem Oberbe­ griff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a device for detecting the elek trical energy consumption in a power grid according to the Oberbe handle of claim 1.

Ferner betrifft die Erfindung die Verwendung einer derartigen Vorrichtung zur Steuerung des Stromverbrauchs im Stromnetz.The invention further relates to the use of such Device for controlling electricity consumption in the electricity network.

Jeder Haushalt, jede Betriebseinheit ist mit einem Wechsel- bzw. Drehstromzähler ausgerüstet, der hinter einem Sichtfenster ein Anzeigefeld für den bisher angefallenen Energieverbrauch - in der Regel in KWh angezeigt - vorsieht. Bei den zumeist einge­ setzten Zählern ist unter der Ziffernanzeige eine Drehscheibe angeordnet, auf der eine Farbmarkierung vorgesehen ist, durch welche die Winkelgeschwindigkeit der Scheibe erkennbar gemacht wird, die ein Maß für den augenblicklichen Verbrauch darstellt.Every household, every operating unit is equipped with a Three-phase meter equipped behind a viewing window Display field for the energy consumption so far - in usually displayed in KWh - provides. Mostly turned on There is a turntable under the numerical display arranged on which a color marking is provided by which made the angular velocity of the disc recognizable which is a measure of the current consumption.

Derzeit sind zwei verschiedene Zählerarten verfügbar:
Zähler mit einem Impulsausgang und Zähler ohne diesen Impuls­ ausgang.Two different types of meters are currently available:
Counters with a pulse output and counters without this pulse output.

Bei Stromzählern mit Impulsausgang ist es ohne weiteres möglich, Zählimpulse, die Aussagen über den aktuellen Stromverbrauch und den Gesamtstromverbrauch machen, vom Zähler zu einem die Impulse verarbeitenden Rechner zu übertragen.With electricity meters with pulse output, it is easily possible Counts, the statements about the current power consumption and make the total power consumption, from the meter to one the impulses to transfer processing computer.

Die Zähler ohne Impulsausgang, also die altbekannten, müssen bisher turnusmäßig von einer Person abgelesen, die Werte notiert und in den Rechner eingegeben werden. Das ist zum einen aufwen­ dig und gibt zum anderen lediglich Auskunft über im Ablesezeit­ zeitraum (also in der Zeit vom vorigen bis zum aktuellen Ablese­ vorgang) aufsummierte Verbrauchwerte, d. h. lediglich Mittel­ werte. Keine Auskunft können diese Ablesungen darüber geben, wann, wie oft und wie hoch Verbrauchsspitzen vorgekommen sind.The counters without pulse output, so the well-known, must previously read on a regular basis by a person who notes the values  and entered into the calculator. On the one hand, that is an expense dig and on the other hand only provides information about the reading time period (i.e. in the period from the previous to the current reading process) accumulated consumption values, d. H. only means values. These readings cannot give any information about when, how often and how high consumption peaks occurred.

Diese antiquierten aber noch im Einsatz befindlichen Zähler werden nach und nach durch die moderneren Zähler mit Impulsaus­ gang ersetzt. Da dies jedoch teuer, aufwendig und mit Betriebs­ unterbrechungen verbunden ist, geschieht der Austausch nur langsam.These antiquated but still in use counters are gradually being replaced by the more modern counters with pulse off gear replaced. However, since this is expensive, complex and with operation interruptions, the exchange only happens slowly.

Ein Umbau der Zähler ist ebenfalls teuer, ebenfalls mit Be­ triebsunterbrechungen verbunden, aber vor allen Dingen muß hierfür der Zähler geöffnet werden, wodurch die Verplombung und die Eichung des Zählers zerstört bzw. in Mitleidenschaft gezogen würde.Converting the meter is also expensive, also with Be drive interruptions connected, but above all must for this, the counter can be opened, which leads to the sealing and the meter's calibration is destroyed or affected would.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art so auszugestalten, daß Stromzähler ohne Impulsausgang, ohne Eingriff in ihr Inneres so umgerüstet werden können, daß auch momentane Verbrauchwerte automatisch und auf elektronischem Wege abgefragt werden können.The invention is therefore based on the object of a device of the type mentioned so that electricity meter so converted without pulse output, without interfering with their interior can be that current consumption values automatically and can be queried electronically.

Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen des Pa­ tentanspruchs 1.The invention solves this problem with the features of Pa claim 1.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegen­ stand der Unteransprüche.Further advantageous embodiments of the invention are counter stood the subclaims.

Eine weitere der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe liegt in der Nutzbarmachung der Vorrichtung zur Verwirklichung eines En­ ergieersparniseffekts. Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 7 gelöst.Another object underlying the invention lies in the utilization of the device for realizing an en energy saving effect. This task is carried out with the characteristics of Claim 7 solved.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung besteht im wesentlichen aus ei­ nem Sendeteil und einem Empfangsteil mit der erforderlichen Stromversorgung. Im Empfangsteil wird das im Anzeigefeld detek­ tierte Signal in einen Impuls umgewandet, der über eine Übertra­ gungsstrecke üblicher Art zu einem Rechner geleitet wird, wo der Impuls ausgewertet und weiterverarbeitet wird. So kann der mo­ mentane Verbrauch ermittelt werden, aber auch statistische Werte wie Durchschnitt, Maximalwert etc.The device according to the invention consists essentially of egg Nem transmitting part and a receiving part with the required  Power supply. In the receiving section, this is detected in the display field tated signal converted into a pulse, which is transmitted via a The usual route is routed to a computer where the Impulse is evaluated and processed. So the mo mental consumption can be determined, but also statistical values like average, maximum value etc.

Die Sende-/Empfangseinrichtung baut dabei so klein, daß sie auf das Anzeigefenster jedes Stromzählers paßt und bedarfsweise auch die visuelle Ablesung durch das Personal erlaubt.The transceiver is so small that it builds on the display window of each electricity meter fits and if necessary visual reading by staff allowed.

Der Vorteil dieser Vorrichtung liegt darin, daß mit ihr die vor­ handenen Stromzähler aufgerüstet werden können, ohne den Betrieb zu unterbrechen oder gar das Innenleben mit der unvermeidlichen Zerstörung der Verplombung und der Beeinträchtigung der Eichung zu verändern.The advantage of this device is that with it the Existing electricity meters can be upgraded without the operation to interrupt or even the inner life with the inevitable Destruction of the lead seal and the impairment of the verification to change.

Mit einer Sende-/Empfangseinrichtung gemäß Anspruch 2 ist der Vorteil verbunden, daß diese nicht aktiv und störend in den ei­ gentlichen Zählvorgang eingreift. Das Sendeteil strahlt elektro­ magnetische Wellen - beispielsweise im infraroten Bereich des Spektrums - aus, die an der Anzeige oder einem Teil davon re­ flektiert werden. Die reflektierten Wellen werden im Empfangs­ teil detektiert und in einen Impuls umgewandelt.With a transmitting / receiving device according to claim 2 Advantage connected that these are not active and disturbing in the egg intervening counting process. The transmitter emits electro magnetic waves - for example in the infrared range of the Spectrum - off that right on the display or part of it be inflected. The reflected waves are received partly detected and converted into a pulse.

Vorteilhafterweise wird als Inkrementgeber die Markierung auf der rotierenden Zählscheibe des Stromzählers gewählt. Jedesmal, wenn diese Markierung in den Empfangsbereich der Sende- /Empfangseinrichtung gelangt, wird ein Signal erzeugt, da sich dann der Anteil der reflektierten Strahlung verändert.The marking is advantageously used as an increment encoder the rotating counter of the electricity meter. Every time if this marking is in the reception area of the / Receiving device arrives, a signal is generated because there is then the proportion of reflected radiation changes.

Es ist jedoch auch möglich, die sich ändernden Zahlenangaben am Zählwerk des Stromzählers zu detektieren, wobei das Empfangsteil naturgemäß mit einem höheren Auflösungsvermögen und einer Ver­ gleichseinrichtung zur Erkennung der Zahlen versehen sein muß.However, it is also possible to change the numbers on Detect counter of the electricity meter, the receiving part naturally with a higher resolution and a ver Equalizing device for recognizing the numbers must be provided.

Weiterhin kann die Sende-/Empfangseinrichtung auch gemäß An­ spruch 4 ausgestaltet sein, wobei hier unter "Senden" der Aufbau bzw. die Zurverfügungstellung des Magnetfeldes verstanden wird. Unter "Empfang" wird hier der durch die Bewegung der Zählscheibe durch dieses Magnetfeld hervorgerufene Induktionseffekt verstan­ den. Proportional zur Geschwindigkeit der Scheibe (also zum Ver­ brauch) ändert sich das Induktionssignal.Furthermore, the transmitting / receiving device can also according to An saying 4 be designed, here under "send" the structure  or the provision of the magnetic field is understood. "Reception" means the movement of the counter understood by this magnetic field induction effect the. Proportional to the speed of the disc (i.e. to ver need) the induction signal changes.

Es ist jedoch bei dieser Ausführungsform darauf zu achten, daß das Magnetfeld nicht so stark ist, daß es das Zählwerk des Stromzählers stört.In this embodiment, however, care must be taken that the magnetic field is not so strong that it is the counter of the Electricity meter disturbs.

Befestigt wird die Sende-/Empfangseinrichtung - vorzugsweise re­ versibel - auf dem Glas vor dem Anzeigenfeld, beispielsweise ge­ mäß Anspruch 6 mittels einer Adhäsionsschicht.The transceiver is attached - preferably right versible - on the glass in front of the display, e.g. ge according to claim 6 by means of an adhesive layer.

Durch die Verwendung einer derartigen Vorrichtung gemäß Anspruch 7 ergibt sich der Vorteil, daß auch in Privathaushalten der Stromverbrauch sicher überwacht und gesteuert werden kann.By using such a device according to claim 7 there is the advantage that even in private households Power consumption can be safely monitored and controlled.

Hierzu wird der Stromzähler mit der erfindungsgemäßen Vorrich­ tung ausgerüstet. Die von der Vorrichtung gelieferten Impulse werden in einem kleinen Rechner ausgewertet und weiterverarbei­ tet. Hat beispielsweise der momentane Verbrauch einen vorgegebe­ nen Maximalwert erreicht, wird vom Rechner ein Impuls erzeugt, der in das vorhandene Stromnetz eingespeist und dem dort flie­ ßenden Strom aufmoduliert wird. Der Impuls erreicht über die Steckdosen Schaltgeräte (ähnlich den Zeitschaltuhren), die vor die einzelnen, im Haushalt vorhandenen Verbraucher geschaltet sind.For this purpose, the electricity meter with the device according to the invention equipped. The pulses delivered by the device are evaluated and processed in a small computer tet. For example, if the current consumption specifies a If a maximum value is reached, the computer generates a pulse which is fed into the existing power grid and flows there current is modulated. The impulse reaches over the Sockets switchgear (similar to the time switches) that before the individual consumers in the household switched are.

Jeder Verbraucher ist in eine bestimmte Prioritätsklasse eingeordnet, die einem bestimmten vom Rechner kommenden Impuls entspricht. Läuft z. B. ein Impuls A durch das Netz, werden die Verbraucher, die in die zugehörige Klasse A (beispielsweise die Klasse der nicht unbedingt notwendigen Verbraucher) eingeteilt sind, abgeschaltet. Die anderen, auf andere Impulse ansprechenden Klassen unterscheiden sich je nach Wichtigkeit der darin eingeordneten Verbraucher. Every consumer is in a certain priority class classified that a certain impulse coming from the computer corresponds. Runs z. B. a pulse A through the network, the Consumers who belong to the associated class A (e.g. the Class of consumers that are not absolutely necessary) are switched off. The others, on different impulses appealing classes differ depending on the importance of consumers classified therein.  

Die Aufrüstung eines individuellen Stromnetzes mit Hilfe der Vorrichtung ist einfach und durch die fortgeschrittene Minia­ turisierung der erforderlichen Elektronik unaufwendig und preis­ wert.The upgrade of an individual power grid with the help of Device is simple and through the advanced Minia Turization of the required electronics is inexpensive and inexpensive value.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Zeichnungen darge­ sellt und erläutert.The invention is illustrated below with reference to drawings sells and explains.

Es zeigen:Show it:

Fig. 1: in sehr schematischer Darstellung die Zählscheibe ei­ nes Stromzählers mit vorgeschalteter Sende- /Empfangsvorrichtung, Fig. 1: very schematic representation of the counting disk ei nes electricity meter with an upstream transmitter / receiver apparatus,

Fig. 2: Prinzipschaltbild einer Stromverbrauchssteuerung. Fig. 2: Basic circuit diagram of a power consumption control.

In der Fig. 1 ist mit dem Bezugszeichen 1 die Zählscheibe eines handelsüblichen Stromzählers bezeichnet. Die Zählscheibe ist zu­ sammen mit einem Zählwerk und einem Meßinstrument in einem ver­ plombten Gehäuse untergebracht. Die Zählscheibe sowie das Zähl­ werk sind durch ein Anzeigefenster, welches mit einem Glas 1′ abgedeckt ist, von außen sichtbar. Auf das Anzeigefenster, in diesem Fall in Höhe der Zählscheibe 1, die üblicherweise über eine Farbmarkierung 2 verfügt, ist eine Sende- /Empfangseinrichtung 3 beispielsweise aufgeklebt, wobei das Sendeteil 4 beispielsweise eine Lichtquelle und das Empfangsteil 5 ein Detektor ist, der das vom Sender 4 ausgesandte und von der Kante der Zählscheibe 1 reflektierte Licht empfängt. Sobald das Licht auf die Farbmarkierung fällt, ändert sich das vom Empfänger erkannte reflektierte Signal, was dazu führt, daß der Empfänger einen Impuls erzeugt, der über einen schematisch dargestellten Übertragungsweg 6 zu einem Zentralrechner 7 geleitet wird, wo dieser Impuls ausgewertet und weiterverarbeitet wird. Dabei wird naturgemäß vom Rechner die Häufigkeit der pro Zeiteinheit eingegangenen Impulse und die absolute Anzahl dieser Impulse berücksichtigt. In Fig. 1, the counter 1 of a commercially available electricity meter is designated by the reference numeral 1 . The counter is housed together with a counter and a measuring instrument in a sealed housing. The counter and the counter are visible from the outside through a display window which is covered with a glass 1 '. A transmitter / receiver device 3 is glued onto the display window, in this case at the level of the counting disk 1 , which usually has a color marking 2 , the transmitter part 4 being, for example, a light source and the receiver part 5 being a detector which detects that from the transmitter 4 received and reflected by the edge of the counter 1 receives light. As soon as the light falls on the color marking, the reflected signal recognized by the receiver changes, which leads to the receiver generating a pulse which is routed via a schematically illustrated transmission path 6 to a central computer 7 , where this pulse is evaluated and further processed. The frequency of the pulses received per unit of time and the absolute number of these pulses are naturally taken into account by the computer.

Aus diesen Werten errechnet der Rechner den absoluten Verbrauch, er kann jedoch auch den Verbrauchsverlauf speichern und auf­ zeichnen und selbst Impulse erzeugen, die vom Verlauf des Ver­ brauchs abhängig sind.The computer calculates the absolute consumption from these values, however, it can also save and save the consumption history draw and generate yourself impulses that the course of Ver are dependent.

Eine Verwendung der Vorrichtung aus Fig. 1 ist in Fig. 2 schema­ tisch dargestellt. Hierbei ist das in Fig. 1 dargestellte Ensem­ ble aus Zähler und Sende-/Empfangsvorrichtung durch den Kasten 8 symbolisiert. Über den Übertragungsweg 6 gelangen wieder die vom Empfänger 5 erzeugten Signale zum Rechner 7, der abhängig vom jeweiligen Verbrauch Impulse erzeugt, die er dem Stromfluß bei­ spielsweise in einem Haushaltsstromnetz aufmoduliert. Über das vorhandene Stromnetz erreicht der vom Rechner erzeugte Impuls eine Schalteinrichtung 9, die als Impulsempfänger dient. Die Schalteinrichtung 9 ist zwischen Steckdose 10 und dem daran angeschlossenen Verbraucher 11 geschaltet.Use of the device from FIG. 1 is shown schematically in FIG. 2. Here, the ensem ble shown in FIG. 1 from the counter and the transmitting / receiving device is symbolized by the box 8 . Via the transmission path 6 , the signals generated by the receiver 5 return to the computer 7 , which generates pulses depending on the respective consumption, which it modulates the current flow in, for example, in a household power network. The pulse generated by the computer reaches a switching device 9 , which serves as a pulse receiver, via the existing power network. The switching device 9 is connected between the socket 10 and the consumer 11 connected to it.

Erreicht der Verbrauch einen Maximalwert, erkennt dies der Rech­ ner 7 und sendet einen entsprechenden Impuls aus, der über die Impulsempfänger (Schalteinrichtungen 9) bestimmte, zeitweise entbehrliche Verbraucher 11 abschaltet. Normalisiert sich der Verbrauch wieder, werden diese Verbraucher durch einen neuen Impuls wieder angeschaltet.If the consumption reaches a maximum value, the computer 7 recognizes this and sends out a corresponding pulse which switches off certain, temporarily unnecessary consumers 11 via the pulse receivers (switching devices 9 ). If the consumption normalizes again, these consumers are switched on again by a new impulse.

Dabei ist vorgesehen, daß bestimmte Verbraucher in diverse Prio­ ritätsklassen eingeordnet sind, eine Einstellung, die individu­ ell über die Schalteinrichtungen vorgenommen werden kann.It is intended that certain consumers in various priorities rity classes are classified, an attitude that individual ell can be made via the switching devices.

Eine derartige Lastvergleichmäßigung ist zwar im Prinzip be­ kannt, ist aber durch die erfindungsgemäße Vorrichtung nunmehr auch für Privathaushalte möglich und erschwinglich geworden.Such load equalization is in principle be knows, but is now by the device according to the invention also possible and affordable for private households.

Claims (8)

1. Vorrichtung zur Erfassung des elektrischen Energiever­ brauchs in einem Stromnetz anhand der Anzeige eines diesem zugeordneten Stromzählers, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Anzeigefeld des Stromzählers eine Sende- /Empfangseinrichtung (3) angeordnet ist, die zeitliche und/oder räumliche Zustandsänderungen der als Inkrementge­ ber (1) für die Empfangseinrichtung (5) dienenden Anzeige detektiert und in elektrische Impulse umwandelt, und die zur Übertragung der Impulse elektrisch mit einem zentralen Rechner (7) verbunden ist, in dem die Impulse ausgewertet und weiterverarbeitet werden.1. Device for detecting the electrical Energiever consumption in a power network based on the display of an associated electricity meter, characterized in that a transmitter / receiver device ( 3 ) is arranged in front of the display field of the electricity meter, the temporal and / or spatial changes in state of the increment Detected via ( 1 ) for the receiving device ( 5 ) and converted into electrical pulses, and which is electrically connected to the transmission of the pulses to a central computer ( 7 ), in which the pulses are evaluated and processed. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sende-/Empfangseinrichtung (3) aus einem elektroma­ gnetische Wellen ausstrahlenden Sender (4) und einem die am Inkrementgeber (1) reflektierten elektromagnetischen Wellen empfangenden Empfangsteil (5) besteht.2. Device according to claim 1, characterized in that the transmitting / receiving device ( 3 ) consists of an electromagnetic wave emitting transmitter ( 4 ) and one of the incremental encoder ( 1 ) reflected electromagnetic waves receiving part ( 5 ). 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Inkrementgeber eine Markierung auf der umlaufenden Zählscheibe (1) des Stromzählers dient. 3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that a mark on the revolving counter disc ( 1 ) of the electricity meter serves as an incremental encoder. 4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sende-/Empfangseinrichtung (3) ein ein das Zählwerk nicht störendes Magnetfeld erzeugendes Element ist, wobei die durch das Magnetfeld hindurchbewegte Zählscheibe (1) des Stromzählers eine von ihrer Drehgeschwindigkeit abhängige Spannung im Empfangsteil induziert, die dem hierdurch erzeugten Impuls proportional ist.4. The device according to claim 1, characterized in that the transmitting / receiving device ( 3 ) is a magnetic field generating element which does not disturb the counter, the counter disc ( 1 ) of the electricity meter moving through the magnetic field having a voltage dependent on its rotational speed in the receiving part induced, which is proportional to the pulse generated thereby. 5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Sende-/Empfangseinrichtung von außen auf dem Sicht­ fenster vor der Anzeige des Stromzählers anbringbar ist.5. Device according to one of claims 1 to 4, characterized, that the transceiver from the outside on the view window can be attached before the display of the electricity meter. 6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Sende-/Empfangseinrichtung (3) auf das Sichtfenster reversibel aufklebbar ist.6. The device according to claim 5, characterized in that the transmitting / receiving device ( 3 ) can be reversibly stuck onto the viewing window. 7. Verwendung einer Vorrichtung gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6 zur Steuerung des Stromverbrauchs, indem der zentrale Rechner in Abhängigkeit vom in dem Netz mit Hilfe der Vorrichtung ermittelten Gesamtverbrauch ein Si­ gnal erzeugt, welches dem Stromfluß im Stromnetz aufmodu­ liert wird und das mit Hilfe jeweils einer einem Verbrau­ cher (11) vorgeschalteten Schalteinrichtung (9) den Ver­ braucher (11) bei Vorliegen bestimmter, vorwählbarer Krite­ rien ab- bzw. anschaltet.7. Use of a device according to one or more of claims 1 to 6 for controlling the power consumption by the central computer generates a signal as a function of the total consumption determined in the network with the aid of the device, which signal modulates the current flow in the power network and that with the help of a consumer ( 11 ) upstream switching device ( 9 ) the consumer ( 11 ) in the presence of certain, selectable criteria turns off or on. 8. Verwendung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kriterien einerseits durch die Höhe des gemessenen Gesamtverbrauchs und andererseits durch den Grad der tem­ porären Entbehrlichkeit des jeweiligen Verbrauchers (11) gegeben sind.8. Use according to claim 7, characterized in that the criteria are given on the one hand by the amount of the total consumption measured and on the other hand by the degree of temporary dispensability of the respective consumer ( 11 ).
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