DE69839052T2

DE69839052T2 - Elektronischer zähler mit automatischer netzerkennung

Info

Publication number: DE69839052T2
Application number: DE69839052T
Authority: DE
Inventors: Forrest Wayne Clemson BRIESE; Charles Craig Atlanta Hyder; John Murray Alpharetta SCHLARB; Coy Stephen Talking Rock Lowe; Christophe Jean Fouquet
Original assignee: Itron Inc
Current assignee: Itron Inc
Priority date: 1997-05-19
Filing date: 1998-05-18
Publication date: 2009-01-15
Anticipated expiration: 2018-05-19
Also published as: CN1242836A; CN1175272C; EP1012608A1; EA199900414A1; AU7579498A; DE69839052D1; EP1012608B1; WO1998053332A1; EP1012608A4; EA001654B1

Description

Querverweise auf verwandte Patentanmeldungen
Diese Patentanmeldung ist eine Fortsetzung der Seriennummer 08/509,367 "Electronic Metering Device Including Automatic Service Sensing", eingereicht am 31. Juli 1995, die am 20. Mai 1997 als US-Patent Nr. 5,631,554 erteilt wurde.
Seriennummer 08/509,367 "Electronic Metering Device Including Automatic Service Sensing", die am 31. Juli 1995 eingereicht wurde, war eine Fortsetzung von Seriennummer 08/037,938 "System Checking and Troubleshooting Package for an Electronic Metering Device", die am 26. März 1993 eingereicht und am 21. November 1995 als US-Patent Nr. 5.469,049 erteilt wurde.
Außerdem wurde Seriennummer 08/333,660 mit dem Titel "System Checking and Trouble shooting Package for an Electronic Metering Device" am 3. November 1994 eingereicht und wurde als US-Patent Nr. 5.471,137 am 28. November 1995 als Teil von Seriennummer 08/037,938, eingereicht am 26. März 1993, erteilt.
Technisches Feld
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren in einer Vorrichtung zur Durchführung der Systeminstallationsdiagnose in einem elektronischen Halbleiter-Elektrizitätsverbrauchszähler.
Technischer Hintergrund
Der hier verwendete Begriff "Verbrauchszähler" bezieht sich auf einen Elektrizitätszähler, der typischerweise von einem Energieversorger beim Kunden installiert wird, um zum Zweck der Rechnungserstellung die vom Kunden verbrauchte elektrische Energie zu messen. Wie einem Fachmann bekannt ist, werden Verbrauchszähler im Allgemeinen dauerhaft beim Kunden montiert und werden typischerweise in einer Fassung "versiegelt", die beim Kunden dauerhaft montiert ist. Dementsprechend ist mit dem Begriff "Verbrauchszähler", wie hier verwendet, nicht beabsichtigt, Zähler einzuschließen, die nicht für die im Wesentlichen dauerhafte Montage in einem Sockel gedacht sind. Insbesondere werden Zähler des Typs, der Anschlussleitungen zum Anschluss an den zu messenden Stromkreis enthält, hier nicht als Verbrauchszähler betrachtet.
Wattstunden-Verbrauchszähler vom Induktions-Typ benutzen typischerweise einen Impuls-Initiator, der proportional zur Drehzahl einer Zählerscheibe Impulse erzeugt. Diese erzeugten Impulse werden zu elektronischen Registern gesendet, um Strom, Spannung, Leistung und/oder Zeitdauer des Energieverbrauchs abzuleiten.
Es sind heute bereits verschiedene Arten von elektronischen Halbleiter-Mehrphasen-Verbrauchszählern allgemein im Gebrauch. Diese Mehrphasen-Verbrauchszähler, die den elektrischen Energieverbrauch überwachen und den Verbrauch in Kilowattstunden, den Leistungsfaktor, KVA und/oder die Blindleistung aufzeichnen oder Weitermelden, nutzen typischerweise Halbleiterbauelemente und können Analog-/Digital-Wandler einsetzen, um digitale Daten anstelle von Impulsdaten bereitzustellen, aus denen verschiedene Bedarfs-/Verbrauchs-Anzeigen entnommen werden können.
Es ist auch wohlbekannt, elektronische Halbleiter-Verbrauchszähler bereitzustellen, die konfigurierbar sind, so dass sie in einer Vielzahl von Ein- oder Mehrphasen-Energieversorgungssystemen installiert werden können. Ein Beispiel für einen elektronischen Halbleiter-Wattstunden-Verbrauchszähler wird in US-Patent Nr. 5,059,896 offen gelegt, das Germer et al erteilt wurde.
Ein Beispiel für einen Halbleiter-Elektrizitätsbedarfs-Recorder, der in Verbindung mit einem herkömmlichen Wattstunden-Zähler verwendet werden kann, wird in US-Patent Nr. 4,697,182 offen gelegt, das Swanson erteilt wurde.
Verschiedene Zusatzeinrichtungen und Diagnoseverfahren werden vom Service-Personal bei der Installation dieser Verbrauchszähler benutzt, um sicherzustellen, dass die Installation korrekt verdrahtet wurde. Insbesondere umfassen solche Zusatzeinrichtungen eine Vielzahl von Messgeräten, die keine Elektrizitätsverbrauchszähler sind, da sie typischerweise Kabel zum Anschluss an den zu messenden Stromkreis enthalten, oder angepasst sind, sie zu enthalten. Es ist nicht beabsichtigt, dass für diesen Zweck benutzte Zusatzeinrichtungen ein dauerhafter Bestandteil des Stromkreises werden, und sie sind nicht angepasst, zu diesem Zweck in eine Zähler-Fassung gesteckt zu werden. Obwohl solche Einrichtungen dazu benutzt werden können, elektrische Parameter zwischen zwei oder mehr Punkten zu messen, erfordern sie ein manuelles Eingreifen, um die Punkte festzulegen, zwischen denen solche Messungen durchgeführt werden. Ein Verbrauchszähler wird andererseits direkt in eine Fassung gesteckt, die mit der Energieversorgung beim Kunden verdrahtet ist. Wenn ein Verbrauchszähler eingesteckt wird, ist daher kein manuelles Eingreifen möglich, um zu bestimmen, was gemessen wird, da eine solche Festlegung getroffen wurde, als die Verbrauchszähler-Fassung mit dem System verdrahtet wurde. Während die Zusatzeinrichtungen nach dem bisherigen Stand der Technik dazu benutzt werden kann, festzustellen, ob die Fassung korrekt verdrahtet wurde oder nicht, ist dementsprechend ein manuelles Eingreifen erforderlich. Zusätzlich dazu erfordern solche Zusatzeinrichtungen typischerweise die manuelle Interpretation der Ergebnisse der von den Benutzern durchgeführten Messungen. Folglich werden viele Installations-Überprüfungen, wie z. B. Überprüfung der Polarität und die Phasen-Überkreuzungs-Überprüfung vor Ort vom Personal ausgeführt und sind daher abhängig von den Kenntnissen und der Kompetenz dieses Personals.
Während verschiedene Diagnose-Einrichtungen für den Einsatz durch Personal vor Ort bei der Installation und bei regelmäßigen Wartungsarbeiten zur Verfügung stehen, besteht ein Bedarf für eine eingebaute Vorrichtung, die automatisch und regelmäßig eine Standard-Serie von System- und Installations-Diagnosen durchführt, ohne den Betrieb des Zählers zu unterbrechen. Zusätzlich dazu besteht ein Bedarf an regelmäßigen Selbsttests des Zählers, um das Auftreten ausgewählter vordefinierter schwerer und nicht schwerer Fehler im Betrieb des Zählers zu bestimmen und aufzuzeichnen.
Obwohl Verbrauchszähler zur Verfügung stehen, die an mehr als eine Art des elektrischen Services angepasst werden können, ist ein Nachteil dieser Verbrauchszähler, dass der Kunde oft die Art des elektrischen Services vor der Installation in den Zähler programmieren muss. Diese Programmierung von Verbrauchszählern mit mehreren Servicemöglichkeiten begrenzt ihre Fähigkeiten bezüglich mehrerer Servicearten.
US-Patent 5,469,049 beschreibt einen elektronischen Elektrizitätsverbrauchszähler, der ein Zähler-Diagnose-Paket enthält, das einen Mikroprozessor, Speicher, Logik zur automatischen und regelmäßigen Durchführung einer vorausgewählten Reihe von Diagnosetests und zur Aufzeichnung aller Ergebnisse, die vordefinierte, programmierbare Schwellenwerte überschreiten, sowie Anzeige-Einrichtungen umfasst, um Fehler und/oder Diagnose-Meldungen anzuzeigen, die ausgewählte Diagnose-Daten und/oder Fehler kennzeichnen, die bei den Zähler-Tests innerhalb einer vordefinierten Zeit entdeckt wurden. Dieses Dokument offenbart keinen Zähler, in dem ein Diagnose-Paket für den elektrischen Service eine Logik enthält, um automatisch die Art des elektrischen Energieversorgungssystems zu bestimmen, in dem der Verbrauchszähler installiert ist.
US-Patent 5,107,203 beschreibt einen Elektrizitätszähler, der angepasst ist, in eine Zähler-Fassung eingesteckt zu werden. Ein solches Gerät hat eine eingebaute automatische Unterbrechung zur Abschaltung des Verbrauchszählers, wenn er sich nicht in seiner Betriebsposition befindet. Es enthält kein Diagnose-Paket für die Art des elektrischen Services.
Zusammenfassung der Erfindung
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher, ein eingebautes Paket zum Systemtest und zur Fehlerbeseitigung für einen elektronischen Halbleiter-Verbrauchszähler bereitzustellen.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung bereitzustellen, die in einen Halbleiter-Verbrauchszähler eingebaut ist und die automatisch eine Reihe von vordefinierten System-Installations- und Diagnose-Tests im Zähler durchführt.
Noch eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein System-Überprüfungs- und Fehlerbeseitigungs-Paket bereitzustellen, das einen elektronischen Verbrauchszähler unterstützt und in ihm eingebaut ist, und das Einrichtungen enthält, um Ergebnisse ausgewählter Selbsttests und System-Diagnose-Tests anzuzeigen, wenn sie vom Service-Personal abgefragt werden.
Noch eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine automatisierte System-Überprüfungs-Vorrichtung bereitzustellen, die regelmäßig das Vorhandensein bestimmter vordefinierter Bedingungen überprüft und die abhängig von der Art des Fehlers als Reaktion auf die Entdeckung eines Fehlers vorher festgelegte Aktionen ergreift.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung bereitzustellen, um die Phasenwinkel jedes Spannungs- und Stromzeigers bezogen auf einen vorher ausgewählten Basis-Zeiger zu bestimmen, um zu überprüfen, dass alle Elemente des Zählers die richtige Spannung und den richtigen Strom für jede Phase eines elektrischen Mehrphasen-Anschlusses messen und erhalten.
Noch eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung bereitzustellen, die in den Halbleiter-Verbrauchszähler für mehrere Servicearten eingebaut sind und die automatisch nachdem der Verbrauchszähler installiert wurde sowie regelmäßig während des Betriebs die spezielle Serviceart messen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein integriertes Paket zum Selbsttest und zur Systemdiagnose eines elektronischen Elektrizitätsverbrauchszählers bereitgestellt, das einen Mikroprozessor, Speicher, Logik zur automatischen und regelmäßigen Durchführung eines vorher ausgewählten Satzes von Zähler-Selbsttests und zur Aufzeichnung von dadurch ermittelten Fehlern, Logik zur automatischen Durchführung einer vorher ausgewählten Reihe von System-Diagnose-Tests und zur Aufzeichnung von Ergebnissen, die vordefinierte Grenzwerte überschreiten, und Anzeige-Mittel zur Anzeige von Fehlern und/oder Diagnose-Nachrichten, die einen oder mehrere Selbsttest-Fehler oder ausgewählte Diagnose-Daten und/oder im Zähler bei Selbsttests während einer vordefinierten Zeitdauer entdeckte Fehler kennzeichnen, enthält.
Die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung ist vorzugsweise in einen Halbleiter-Verbrauchszähler integriert, der einen Analog-/Digital-Wandler und zugehörige digitale Abtastverfahren nutzt, um digitale Daten zu erhalten, die Strom und Spannung einer oder mehrerer Phasen eines Einphasen- oder Mehrphasen-Systems entsprechen, an das der Verbrauchszähler angeschlossen ist.
Die vorliegende Erfindung führt automatisch die vorher ausgewählten Zähler-Selbsttests aus, vorzugsweise einmal pro Tag, und/oder wenn nach einem Stromausfall die Versorgungsspannung wieder an den Zähler angelegt wird, und/oder wenn eine komplette Zähler-Rekonfiguration durchgeführt wird, um dadurch zu überprüfen, ob die ausgewählten Zähler-Komponenten weiterhin funktionsfähig sind. In der bevorzugten Ausführung überprüft die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung zum Beispiel ihren eigenen Speicher, den Mikroprozessor und ausgewählte Register im Zähler, um festzustellen, ob die Abrechnungsdaten seit der letzten Überprüfung beschädigt wurden. Da die Beschädigung von Abrechnungsdaten als schwerer Fehler des Verbrauchszählers betrachtet wird, erzeugt die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung einen Fehlercode, der die Art des Fehlers angibt, und zeigt ihn an, verriegelt die Anzeige mit dem Fehlercode und beendet alle Zählerfunktionen (bis auf Kommunikationsfunktionen), bis der Zähler rekonfiguriert wurde.
Zusätzlich dazu sucht die Vorrichtung auch regelmäßig andere, nicht schwere Fehler, wie z. B. Register-Überläufe, Uhr-, Benutzungszeit-, Stromumkehrungs- und Batteriespannungs-Fehler. Die Häufigkeit der Fehlerüberprüfung sowie der mögliche Effekt des Fehlers auf den weiteren Betrieb des Zählers können abhängig von der überprüften Komponente und/oder der überprüften Bedingung variieren. Wenn sie erkannt wurden, können nicht schwere Fehler abhängig von der Art des Fehlers, und wie der spezielle Zähler konfiguriert ist, die Anzeige verriegeln oder nicht.
Die vorliegende Erfindung führt auch regelmäßig eine Reihe von vorher ausgewählten System-Diagnose-Tests aus. Diese Tests finden bei der Installation des Zählers und vorzugsweise im Normalbetrieb des Zählers einmal alle fünf Sekunden statt. In der bevorzugten Ausführung führt die Vorrichtung eine Polaritäts-, Phasen-Überkreuzungs- und Energiefluss-Diagnose, eine Phasen-Spannungs-Abweichungs-Diagnose, eine Diagnose des Stroms inaktiver Phasen, eine Leistungsfaktor-Diagnose pro Phase und eine Diagnose zur Erkennung von Strom-Signalform-Störungen aus, wozu vom Werk definierte Parameter, sowie vom Benutzer definierte Parameter benutzt werden, die vom Personal vor Ort bei der Installation spezifiziert werden können.
Bei der Durchführung der Polaritäts-, Phasen-Überkreuzungs- und Energiefluss-Diagnose nutzt die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung gesammelte Strom- und Spannungs-Informationen, um in einem Mehrphasensystem den Phasenwinkel jedes Spannungs- und Stromzeigers (zum Beispiel V_B, V_C, I_A, I_B und I_C) mit Bezug auf einen Referenz-Zeiger (zum Beispiel V_A) zu bestimmen. Die richtige Position jedes Zeigers ist für diese Installation vordefiniert und wird als Muster für den Vergleich mit dem berechneten Phasenwinkel verwendet, um festzustellen, ob jeder Winkel in eine vordefinierte Hüllkurve fällt. Wenn irgendeiner der berechneten Phasenwinkel außerhalb seiner vordefinierten Hüllkurve liegt, kann eine Diagnose-Fehlermeldung angezeigt werden. Diese Diagnose ist insbesondere bei der Installation nützlich, da dieser Fehler ein Vertauschen der Phasen eines Spannungs- oder Stromkreises, eine falsche Polarität eines Spannungs- oder Stromkreises, eine Umkehrung des Energieflusses einer oder mehrerer Phasen (Co-Generation) oder eine interne Fehlfunktion des Zählers anzeigen kann.
Die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung enthält vorzugsweise auch eine "Toolbox"-Anzeige, die wenn sie vom Service-Personal manuell aktiviert wird, bewirkt, dass in der Anzeige eine Liste von vorher ausgewählten Werten, wie z. B. Spannung und Strom für jede Phase, die mit jedem Spannungs- und Stromzeiger verbundenen Winkel und die Häufigkeit des Auftretens jedes Diagnose-Fehlers zur Prüfung durch das Service-Personal abrollt.
In einer Ausführung der vorliegenden Erfindung misst die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung automatisch die Art des elektrischen Anschlusses (d. h. Einphasig, Dreidraht-Dreieckschaltung, Vierdraht-Sternschaltung oder Vierdraht-Dreieckschaltung), wenn der Verbrauchszähler installiert wird, nach dem Einschalten und vorzugsweise auch regelmäßig im Normalbetrieb des Zählers.
Die System-Diagnose, die Toolbox-Anzeige und die automatische Messung der Schaltungsart werden von der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung ohne Unterbrechung des Betriebs des Zählers ausgeführt, außer der Betrieb ist als Folge eines schweren Fehlers absichtlich unterbrochen.
Die oben angegebenen Ziele, Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden sofort aus der folgenden detaillierten Beschreibung der besten Art zur Ausführung der Erfindung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen deutlich.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist ein Blockdiagramm des Systems;
2 ist eine perspektivische Ansicht eines Verbrauchszählers, in den das System der vorliegenden Erfindung integriert werden kann;
3 ist ein Blockdiagramm des Verbrauchszählers aus 2;
4 ist ein Flussdiagramm der elektrischen Systemdiagnose-Überprüfungen der vorliegenden Erfindung;
5 ist ein Flussdiagramm eines ersten Teils der Polaritäts-, Phasen-Überkreuzungs- und Energiefluss-Diagnose, die von der vorliegenden Erfindung implementiert wird;
6 ist ein Flussdiagramm des zweiten Teils der Polaritäts-, Phasen-Überkreuzungs- und Energiefluss-Diagnose, die von der vorliegenden Erfindung implementiert wird;
7 ist ein Flussdiagramm eines ersten Teils der Phasen-Spannungs-Abweichungs-Diagnose-Routine, die von der vorliegenden Erfindung implementiert wird;
8 ist ein Flussdiagramm eines zweiten Teils der Phasen-Spannungs-Abweichungs-Diagnose-Routine, die von der vorliegenden Erfindung implementiert wird;
9 ist ein Flussdiagramm eines ersten Teils der Diagnose des Stroms inaktiver Phasen, die von der vorliegenden Erfindung implementiert wird;
10 ist ein Flussdiagramm eines zweiten Teils der Diagnose des Stroms inaktiver Phasen, die von der vorliegenden Erfindung implementiert wird;
11 ist ein Flussdiagramm eines ersten Teils der Leistungsfaktor-Diagnose pro Phase, die von der vorliegenden Erfindung implementiert wird;
12 ist ein Flussdiagramm eines zweiten Teils der Leistungsfaktor-Diagnose pro Phase, die von der vorliegenden Erfindung implementiert wird;
13 ist ein Flussdiagramm eines dritten Teils der Leistungsfaktor-Diagnose pro Phase, die von der vorliegenden Erfindung implementiert wird;
14 ist eine Liste von Punkten, die in der Toolbox-Anzeige angezeigt werden;
15 ist ein Zeigerdiagramm für eine typische dreiphasige Verbrauchszähler-Installation;
16 ist ein Graph, der den Zusammenhang der Signalformen zeigt, indem er zwei Phasen darstellt, die von dem System gemessen werden;
17A ist der erste Teil eines Blockschaltbildes des Eingangsmoduls 42 aus 3;
17B ist der zweite Teil eines Blockschaltbildes des Eingangsmoduls 42 aus 3;
18A ist der erste Teil eines Blockschaltbildes des Register-Moduls 48 aus 3;
18B ist der zweite Teil eines Blockschaltbildes des Register-Moduls 48 aus 3;
19 ist ein erstes Flussdiagramm der Diagnose zur Erkennung von Strom-Signalform-Störungen, die von der vorliegenden Erfindung implementiert wird;
20 ist ein zweites Flussdiagramm der Diagnose zur Erkennung von Strom-Signalform-Störungen, die von der vorliegenden Erfindung implementiert wird;
21 ist eine Tabelle, welche die Formfaktoren und die zugehörigen Arten des elektrischen Services, die sie unterstützen können, zeigt;
22 ist ein Flussdiagramm eines ersten Teils der Funktion zur automatischen Messung der Serviceart, die von der vorliegenden Erfindung implementiert wird; und
23 ist ein Flussdiagramm eines zweiten Teils der Funktion zur automatischen Messung der Serviceart, die von der vorliegenden Erfindung implementiert wird.
Beste Betriebsart
Mit Bezug auf 1 ist das System der vorliegenden Erfindung, das allgemein mit 20 bezeichnet wird, ein Elektrizitätsverbrauchszähler des Typs, der dazu vorgesehen ist, in eine Zähler-Fassung des Typs eingesteckt zu werden, der am Standort des Kunden des Elektrizitätsversorgers dauerhaft installiert ist. Wie in der Technik wohlbekannt ist, sind solche Fassungen mit den Stromversorgungsleitungen des Energieversorgers verdrahtet und unterbrechen den Kontakt der Versorgungsleitungen zum Standort des Kunden, so dass es erforderlich ist, in einer solchen Fassung einen Verbrauchszähler zu installieren, um den Kontakt wieder herzustellen. Gleichzeitig messen solche Verbrauchszähler den Verbrauch an elektrischer Energie durch den Kunden.
Im Allgemeinen werden die Fassungen am Standort des Kunden dauerhaft installiert, wenn das Gebäude erstellt wird oder wenn ein vorhandenes Gebäude mit Elektrizität versorgt wird. Danach wird ein Verbrauchszähler installiert und typischerweise in der Fassung "versiegelt", um eine solche Installation im Wesentlichen dauerhaft zu machen, wobei Verbrauchszähler entfernt werden können, indem das Siegel verletzt und dadurch der elektrische Anschluss des Standortes unterbrochen wird, bis ein anderer Verbrauchszähler installiert wird.
Die Verdrahtung der Fassungen erfolgt zu einem anderen Zeitpunkt als die Installation eines Verbrauchszählers. Ein Fachmann weiß, dass solche Fassungen Einrichtungen enthalten, wie z. B. Buchsen, die zu komplementären Einrichtungen passen, wie z. B. zu Steckern am Verbrauchszähler. Folglich werden in einer typischen Installation eines Elektrizitätsverbrauchszählers Bajonettstecker an der Grundplatte des Verbrauchszählers in die Fassung gesteckt und führen dadurch den elektrischen Anschluss mit den Einrichtungen des Kunden durch.
Wie oben erläutert, betrifft die vorliegende Erfindung Verbrauchszähler des Typs, der vorgesehen ist, den elektrischen Service für einen Kunden bereitzustellen und den Verbrauch aufzuzeichnen, indem sowohl der Anschluss an die Einrichtungen des Kunden durchgeführt wird, als auch die elektrischen Parameter des Services gemessen werden, wenn der Strom durch den Verbrauchszähler fließt.
Angesichts des oben Erwähnten wird der Verbrauchszähler der vorliegenden Erfindung automatisch mit dem vorhandenen Anschluss verbunden, was allein auf der Konfiguration der Stecker am Verbrauchszähler basiert und nicht auf einer Entscheidung des Zähler-Installateurs, obwohl die Art und Weise, wie die Fassung beim Kunden installiert wurde, die verschiedenen Phasen und weitere vom Verbrauchszähler gemessene Parameter bestimmt, wie im Folgenden genauer erläutert wird.
Ein Fachmann wird erkennen, dass inhärente Unterschiede zwischen Verbrauchszählern vorliegen, die in einen vorhandenen Stromkreis eingesteckt werden, und anderen Zusatzeinrichtungen, die dazu verwendet werden können, die Phasen und weitere Parameter des elektrischen Services zu bestimmen, an den die Zusatzeinrichtungen angeschlossen sind, typischerweise durch Klemmen und Messgeräteleitungen. Weiterhin wird ein Fachmann erkennen, dass im Allgemeinen ein menschliches Eingreifen und eine Interpretation durch den Menschen erforderlich sind, wenn Zusatzeinrichtungen verwendet werden. Wenn zum Beispiel ein 3030/3060 PowerProfiler, der von BMI hergestellt wird, eingesetzt wird, muss er mit Messfühlern und Kabeln an den zu überprüfenden Anschluss angeklemmt werden. Das bedeutet, dass ein Techniker wissen muss, wie die verschiedenen Messfühler mit dem elektrischen Anschluss verbunden werden müssen, und der Techniker muss wis sen, wie solche Messfühler an den PowerProfiler angeschlossen werden. Anschließend muss der Techniker wissen, wie die verschiedenen Spannungs- und Strom-Zeigerdiagramme zu interpretieren sind, die vom PowerProfiler erzeugt werden, um festzustellen, ob die Verbindungen korrekt hergestellt wurden. Wie für einen Fachmann offensichtlich ist, können falsche Zeiger entweder durch falschen Anschluss des überprüften elektrischen Services oder durch ein falsches Anklemmen des PowerProfilers verursacht werden. Auf ähnliche Weise kann es sein, dass wenn der Techniker, der den PowerProfiler einsetzt, in seiner Bedienung nicht gut geübt ist, die Verbindungen mit dem PowerProfiler falsch hergestellt werden, was zu falschen Messergebnissen führt, was anschließend dazu führen kann, dass der Techniker die richtigen Anschlüsse in der Fassung ändert.
Um alle der oben erwähnten Anforderungen an zusätzliche Messeinrichtungen, wie z. B. den PowerProfiler, zu beseitigen, und um die Erfordernis zu beseitigen, solche Zusatzeinrichtungen korrekt anzuklemmen und die durch die Einrichtungen erhaltenen Messergebnisse zu interpretieren, wird der Verbrauchszähler der vorliegenden Erfindung angeschlossen, indem er einfach in die Fassung gesteckt wird. Anschließend misst der Verbrauchszähler der vorliegenden Erfindung automatisch die Eigenschaften des elektrischen Services und zeigt sie an, unabhängig von den Kenntnissen oder dem Geschick der Person, die den Anschluss herstellt, so dass keine qualifizierten Techniker, Messfühler oder Kabel benötigt werden.
Mit Bezug auf 1 und 2 enthält der Verbrauchszähler der vorliegenden Erfindung eine Zentraleinheit 22, einen Speicher 24, der für die Speicherung digitaler Daten, die den regelmäßigen Abtastwerten der Spannungs- und Strom-Daten vom Spannungs-A/D-Wandler 26, bzw. vom Strom-ND-Wandler 28 entsprechen, geeignet ist, Logik 30 zur Durchführung des Verbrauchszähler-Selbsttests und der System- und Installations-Diagnose, die vom System unterstützt wird, sowie Anzeige-Mittel 32 zur Anzeige von Fehler- und Diagnose-Informationen.
Mit Bezug auf 2 ist das System 20 vorzugsweise in einen Halbleiter-Mehrphasen-Kilowatt-/Kilowattstunden-("kW/kWh")-Einzelfunktions-Verbrauchszähler 34 eingebaut (wie in den 3, 17A–B und 18A–B gezeigt und im Folgenden detaillierter beschrieben), der eine im Allgemeinen kreisförmige Grundplatte 36 und ein herkömmliches Kunststoff-Gehäuse (nicht gezeigt) aufweist, an dem eine Frontplatte 38 und eine Verbrauchszähler-Abdeckung 40 befestigt sind. Der Verbrauchszähler 34 enthält auch herkömmliche Strommessungs-Elemente, die für den Anschluss an vorhandene elektrische Systeme angepasst sind.
Mit Bezug auf 3 ist in der bevorzugten Ausführung die Diagnose-Logik 30 für das System 20 der vorliegenden Erfindung in das Eingangs-Modul 42 des Verbrauchszählers eingebaut, das einen Mikroprozessor 44, einen 8-Bit-A/D-Wandler, der als Spannungs-A/D-Wandler 26 dient, Arbeitsspeicher 45, der teilweise als Teil des Systemspeichers 24 dient, sowie Festwertspeicher und EEPROM, in dem sich in 46 die System-Diagnose-Logik befindet, enthält. Das Eingangs-Modul unterstützt vorzugsweise auch andere Verbrauchszähler-Funktionen, einschließlich Selbsttest-Funktionen der Komponenten, A/D-Abtastung, Energieberechnungen, aktueller Bedarf, Momentanwerte, optionale Ausgaben und Verbrauchszähler-Kommunikation zusätzlich zu den System- und Installations-Diagnosen und der Toolbox-Anzeige, die von dem System 20 der vorliegenden Erfindung ausgeführt werden. Die Anzeige ist in dieser Ausführung eine Flüssigkristall-Anzeige 33, die vorzugsweise neun Siebensegment-Ziffern, drei Dezimalpunkte und eine Vielzahl von Symbolen enthält, die zur Anzeige von elektrischen System-Informationen, die normalerweise von herkömmlichen Verbrauchszählern angezeigt werden, sowie der Diagnose-Daten, die von dem System der vorliegenden Erfindung erzeugt werden, nützlich sind, wie sie im Wesentlichen in 3 gezeigt werden.
Der Verbrauchszähler 34 enthält auch ein Register-Modul 48, das einen Mikroprozessor 50 hat, der folgendes enthält: Festwertspeicher; Arbeitsspeicher 51, der teilweise auch als Systemspeicher dient; einen 96-Segment-LCD-Treiber und 24 I/O-Leitungen. In dieser Ausführung enthalten der Festwertspeicher und die Register-CPU 50 die Anzeige-Logik zur Erzeugung der Toolbox-Anzeige, sowie der Diagnose-Fehlercodes, die von dem System 20 der vorliegenden Erfindung erzeugt werden. Das Register-Modul 48 unterstützt auch andere Verbrauchszähler-Funktionen, wie z. B. die Aufrechterhaltung der Abrechnungs-Werte und mit Abrechnungs-Registern verbundene Funktionen, sowie zeitbezogene Funktionen, einschließlich Selbst-Ablesung, Benutzungszeit, Betriebszeit und Massenspeicher.
Es muss darauf hingewiesen werden, dass in der in 3 gezeigten Ausführung des Verbrauchszählers 34 das System 20 der vorliegenden Erfindung einen 8-Byte-A/D-Wandler 26 zur Messung von Spannungs-Signalen und einen externen 12-Byte-A/D-Wandler 28 zur Messung von Strom-Abtastwerten benutzt. Wie ein Fachmann erkennen wird, benötigt der Strom-Wandler 28 eine höhere Auflösung, da der Strom sich über einen größeren Bereich ändert als die Spannung. Ein Fachmann wird auch erkennen, dass es vorzuziehen ist, getrennte Wandler zu haben, um Strom und Spannung gleichzeitig zu messen, so dass der vom Strom-Transformator verursachte Phasenfehler direkt kompensiert werden kann, indem die Verzögerung zwischen dem Strom-Abtastwert und dem Spannungs-Abtastwert justiert wird. Wenn der Strom-Transformator ideal ist und keine Phasenverzögerung verursacht, können somit Spannung und Strom mit den unabhängigen Wandlern 26 und 28 gleichzeitig abgetastet werden.
Die Anzeige-Logik zur Erzeugung der Toolbox-Anzeige und der Diagnose-Fehlermeldung des Systems 20 ist Teil der Anzeige-Logik 52, die in der speziellen Ausführung von 3 von der Register-CPU 50 implementiert wird. Ein Fachmann wird jedoch erkennen, dass die Logik und die CPU-Funktionen des Systems der vorliegenden Erfindung in einer einfacheren Ein-Prozessor-Architektur (wie in 1 gezeigt), sowie in der in 3 gezeig ten Architektur oder in anderen Hardware-Implementationen implementiert werden können, ohne vom Geist der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
Das System 20 der vorliegenden Erfindung bietet einen kompletten Bereich an System-Diagnose-Funktionen und Diagnose-Anzeige-Funktionen über die "Toolbox"-Anzeige. Die System- und Installations-Diagnose wird teilweise vom Anwender über die Programmier-Software definiert. Die Toolbox ist eine Anzeige eines festen Satzes von Diagnose-Informationen, die in einer speziellen Betriebsart enthalten ist, auf die ein Anwender, typischerweise Service-Personal, zugreifen kann, vorzugsweise durch Aktivierung eines Magnetschalters am Verbrauchszähler. Jede der Diagnosefunktionen wird weiter unten detaillierter beschrieben.
In einer Ausführung bietet das System 20 auch eine automatische Funktion zur Erkennung der Art des elektrischen Services. Wie weiter unten detaillierter beschrieben wird, enthält diese Funktion Logik, um die Art des elektrischen Services, der vom Verbrauchszähler unterstützt wird, automatisch bei der Installation, beim nachfolgenden Einschalten und regelmäßig im Betrieb des Verbrauchszählers zu bestimmen, wobei die Bestimmung auf der vorprogrammierten Form-Nummer des Verbrauchszählers und dem Winkel-Versatz der Spannungsvektoren V_a und V_C beruht, die von dem System automatisch regelmäßig bestimmt werden, wie unten beschrieben.
System- und Installations-Diagnose
Das System 20 der vorliegenden Erfindung führt eine Vielzahl von System- und Installations-Diagnosen aus, die mögliche Probleme mit der elektrischen Anlage, die falsche Installation des Verbrauchszählers oder interne Verbrauchszähler-Fehlfunktionen anzeigen können. Obwohl diese Diagnosen abhängig von der Art des elektrischen Services des Verbrauchszählers variieren können, werden die unten beschriebenen Diagnosen typischerweise von dem System ausgeführt.
Mit Bezug auf 4 werden die System- und Installations-Diagnosen auch vorzugsweise als Automat implementiert. In der bevorzugten Ausführung besteht die Diagnose aus vier Diagnosen, die der Anwender zur Ausführung durch den Verbrauchszähler auswählen kann – (1) Polaritäts-, Phasen-Überkreuzungs- und Energiefluss-Überprüfung; (2) Überprüfung der Abweichung der Phasen-Spannungen; (3) Strom-Transformator-Überprüfung; (4) Leistungsfaktor-Überprüfung pro Phase; und (5) Überprüfung auf Strom-Signalform-Störungen. Alle ausgewählten Diagnosen werden vom Verbrauchszähler mindestens einmal alle 5 Abtastintervalle ausgeführt.
Wenn eine Fehlerbedingung gemäß der Parameter auftritt, die vom Anwender entsprechend einem Fehler einer Diagnose definiert wurden, zeigt der Verbrauchszähler Informationen an, um die Fehlerbedingung anzugeben, und löst optional das Schließen eines Ausgangs-Kontaktes aus, wie z. B. eines Quecksilber-Relais oder eines Halbleiter-Kontaktes, der als "Fehlerbedingungs-Alarm" 11 programmiert wurde. Wenn ein optionaler Ausgang als Fehlerbedingungs-Alarm programmiert wurde, schließt dieser Ausgangs-Kontakt immer dann, wenn ein Diagnose-Fehler, der vom Anwender ausgewählt wurde, ausgelöst wird.
Mit erneutem Bezug auf 4 durchläuft das System 20 der vorliegenden Erfindung vorzugsweise iterativ eine Serie von Berechnungen und Diagnose-Überprüfungen, die in 54–62 gezeigt werden. In der bevorzugten Ausführung ist die Verarbeitungszeit in Abtastintervalle unterteilt, die gleich 60 Perioden des Stromversorgungsleitungs-Taktes sind. Zum Beispiel ist dies in einer 50-Hz-Installation 1,2 Sekunden. In einer 60-Hz-Installation beträgt das Abtast-Intervall 1 Sekunde.
Das System 20 benutzt einen einfachen Zähler und führt die erforderliche Abtastung und die Berechnungen zur Bestimmung des Winkels von I_A (vorzugsweise bezogen auf den Basis-Zeiger V_A) durch, sowie die Ausführung von Diagnose-Überprüfung Nr. 1 während des ersten Intervalls, wie in 54 gezeigt.
Im zweiten Intervall, in 56, sammelt das System 20 die erforderlichen Abtastwerte, um den Winkel für I_B zu berechnen, und führt Diagnose-Überprüfung Nr. 2 durch.
Im dritten Intervall, in 58, sammelt das System die erforderlichen Abtastwerte, um den Phasenwinkel für I_C zu berechnen, und führt Diagnose-Überprüfung Nr. 3 durch.
Im vierten Intervall, in 60, sammelt das System die erforderlichen Abtastwerte, um den Phasenwinkel für V_B zu berechnen, und führt Diagnose-Überprüfung Nr. 4 durch.
Im fünften Intervall, in 62, sammelt das System die erforderlichen Abtastwerte, um den Phasenwinkel für V_C zu berechnen, führt Diagnose-Überprüfung Nr. 5 durch und setzt den Zähler auf Null.
Der Zähler wird am Ende jedes dieser Intervalle inkrementiert (in 64), und die Sequenz wird kontinuierlich wiederholt. Somit wird in einem 60-Hz-System einmal alle 5 Sekunden der Phasenwinkel für jeden der Strom- und Spannungszeiger berechnet und jede der vier Diagnose-Überprüfungen durchgeführt. Wie ein Fachmann erkennen wird, können andere Zeitintervalle implementiert werden, und/oder die Unter-Routinen 54–62 können so geändert werden, dass häufiger oder weniger häufiger Überprüfungen einer oder mehrere der ausgewählten Diagnosen wie gewünscht durchgeführt werden.
DIAGNOSE Nr. 1 – Polaritäts-, Phasen-Überkreuzungs- und Energiefluss-Überprüfung
Mit Bezug auf 5 und 6 ist die Polaritäts-, Phasen-Überkreuzungs- und Energiefluss-Überprüfung so konstruiert, dass eine Umkehrung der Polarität jeder Phasenspannung und jedes Stroms überprüft wird, und dass überprüft wird, ob die Spannung einer Phase falsch zum Strom einer anderen Phase verdrahtet wurde. Diese Bedingung kann auch auftreten, wenn Co-Generation vorhanden ist. Diese Überprüfung wird durchgeführt, indem regelmäßig der Winkel jedes Spannungs- und Stromzeigers bezogen auf einen Referenzzeiger (vorzugsweise V_A) gemessen wird. Jeder Winkel wird mit dem idealen Winkel verglichen, der als der Winkel definiert ist, der sich bei einer symmetrischen rein ohmschen Last ergibt. Wenn ein beliebiger Spannungs-Winkel seinem idealen Winkel um mehr als einen vordefinierten Wert (vorzugsweise 10°) vor- oder nacheilt, oder wenn ein beliebiger Strom-Winkel seinem idealen Winkel um mehr als einen zweiten vordefinierten Wert (vorzugsweise 90°) vor- oder nacheilt, zeigt der Verbrauchszähler einen Diagnosefehler Nr. 1 an.
Wie in 5 gezeigt, überprüft die Polaritäts-, Phasen-Überkreuzungs- und Energiefluss-Überprüfungs-Diagnoseroutine 66 des Systems 20 zuerst jeden Winkel (wo für das spezielle System, an das der Verbrauchszähler angeschlossen ist, anwendbar) jedes der Strom- und Spannungszeiger (in 68–76), um festzustellen, ob jeder innerhalb der Toleranzen des vordefinierten Idealwertes für eine ABC-Drehung liegt. Wenn ein beliebiger der Winkel nicht innerhalb der Toleranz für den Idealwert liegt, setzt das System das abc-Flag auf falsch (in 78) und fährt mit der Überprüfung jedes der Winkel fort (wie in 6 gezeigt), wobei eine CBA-Drehung angenommen wird.
Wenn für alle Winkel in 68–76 festgestellt wurde, dass sie innerhalb der Toleranzen ihres vordefinierten Idealwertes liegen, setzt das System 20 in 80 das abc-Flag auf wahr und fährt mit der Überprüfung der Winkel fort, wobei eine CBA-Drehung angenommen wird.
Mit Bezug auf 6 fährt, wenn die ABC-Drehungs-Überprüfung durchgeführt wurde, das System mit 82–90 fort, um die Winkel jedes Strom- und Spannungszeigers zu überprüfen, um festzustellen, ob für eine CBA-Drehung die Phasenwinkel innerhalb der Toleranzen der vordefinierten idealen Winkel liegen. Wenn irgendeiner der Phasenwinkel außerhalb des Toleranzbereichs für den vordefinierten idealen Winkel dieses Zeigers liegt, setzt das System in 92 das cba-Flag auf falsch. Wenn für alle Phasenwinkel festgestellt wurde, dass sie innerhalb der Toleranzen der vordefinierten idealen Winkel liegen, setzt das System in 94 das cba-Flag auf wahr. Das System 20 bestimmt dann, ob das abc- oder das cba-Flag auf wahr gesetzt ist. Wenn eins von beiden auf wahr gesetzt ist, ist die Diagnose-Überprüfung bestanden. Wenn weder das abc-, noch das cba-Flag auf wahr gesetzt ist, ist die Diagnose-Überprüfung sowohl für die ABC- als auch die CBA-Drehung nicht bestanden, was einen Diagnose-Fehler anzeigt.
Wenn ein Diagnose-Fehler festgestellt wird, zeichnet das System das Auftreten des Fehlers auf und zeigt den Fehler an, wie im Folgenden weiter beschrieben wird. In der bevorzugten Ausführung tritt die erste Anzeige dieses Diagnosefehlers jedoch erst auf, wenn die Fehlerbedingung in drei aufeinander folgenden Überprüfungen vorhanden war.
Wie ein Fachmann erkennen wird, kann diese Diagnose eins von mehreren Problemen anzeigen, einschließlich Überkreuzung der Phasen eines Spannungs- oder Strom-Schaltkreises, einer falschen Polarität eines Spannungs- oder Strom-Schaltkreises, eines Energieflusses in Gegenrichtung in einer oder mehreren Phasen oder einer internen Fehlfunktion des Zählers.
DIAGNOSE Nr. 2 – Überprüfung der Abweichung der Phasen-Spannung
Unter Bezug auf die 7 und 8 ist die Überprüfung der Abweichung der Phasen-Spannung so konstruiert, dass in 98 für jede Phasen-Spannung überprüft wird, ob sie außerhalb einer vom Anwender definierten Hüllkurve liegt. Dies ist tatsächlich eine Überprüfung des Spannungs-Abstands des Verteilertransformators. Diese Überprüfung wird durchgeführt, indem die Spannung jeder Phase regelmäßig gemessen und gegen eine vordefinierte Spannungs-Hüllkurve überprüft wird, auf die von der Programm-Software Bezug genommen wird.
Die für die Überprüfung verwendete Formel ist:
Wenn eine Phasen-Spannung über V_upper oder unter V_lower liegt, zeigt der Verbrauchszähler einen Phasenspannungs-Hüllkurven-Diagnose-Fehler an.
Es muss darauf hingewiesen werden, dass in der bevorzugten Ausführung das System 20 in 100 überprüft, ob die Art des elektrischen Services, die vom Verbrauchszähler unterstützt wird, der das System 20 enthält, eine Vierdraht-Dreieckschaltung mit drei Elementen ist. Falls ja, berechnet das System für den Spezialfall obere und untere Grenzen für die Spannung der Phase C, wie in 102 gezeigt.
Wenn entweder die Spannung der Phase B oder der Phase C die vordefinierten Grenzen überschreitet, zeigt das System wieder den Fehler für diese Diagnose-Überprüfung an (in 104 oder 106), der einen Diagnose-Fehler an zeigt, und der Fehler wird aufgezeichnet und die geeignete Fehlermeldung wird angezeigt, wie im Folgenden erklärt wird. Andernfalls ist diese Diagnose-Überprüfung bestanden (in 108), und diese Überprüfung wird beendet.
Es muss jedoch darauf hingewiesen werden, dass in der bevorzugten Ausführung die erste Anzeige dieses Diagnosefehlers jedoch erst auftritt, wenn die Fehlerbedingung in drei aufeinander folgenden Überprüfungen vorhanden war.
Diese Diagnose kann einen Verlust des Phasen-Potentials, ein falsches Übersetzungsverhältnis des Potential-Transformators, einen Kurzschluss in den Wicklungen des Potential-Transformators, eine falsche Phasen-Spannung und eine interne Fehlfunktion des Zählers, sowie andere mögliche Probleme anzeigen.
DIAGNOSE Nr. 3 – Überprüfung des Stroms inaktiver Phasen
Mit Bezug auf die 9 und 10 wird das System 20 bei der Durchführung der Überprüfung des Stroms inaktiver Phasen regelmäßig den momentanen Effektivwert des Stroms jeder Phase mit einem vordefinierten Mindest-Stromwert vergleichen, der vorzugsweise im Bereich von 5 mA bis 200 A in Schritten von 1 mA ausgewählt werden kann. Wenn alle drei Phasenströme über dem akzeptierbaren Pegel liegen oder alle drei Phasenströme unter dem akzeptierbaren Pegel liegen, ist diese Diagnose bestanden. Jede andere Kombination führt zu einem Diagnosefehler Nr. 3, und es wird der Diagnosefehler Nr. 3 angezeigt.
Die Aufzeichnung und Anzeige dieses Diagnosefehlers wird jedoch vorzugsweise wieder erst auftreten, wenn die Fehlerbedingung in drei aufeinander folgenden Überprüfungen vorhanden war.
Das Auftreten eines Diagnosefehlers Nr. 3 kennzeichnet das Vorhandensein eines Fehlers der Größe eines oder mehrerer Phasenströme des Zählers. Um das spezifische Problem zu bestimmen, muss der Anwender die Phasenstrom-Information im Toolbox-Modus erhalten, wie im Folgenden beschrieben.
Ein Fachmann wird erkennen, dass diese Diagnose-Überprüfung genutzt werden kann, um eines von mehreren möglichen Problemen anzuzeigen, wie z. B. eine Unterbrechung oder einen Kurzschluss eines Strom-Transformator-Stromkreises.
DIAGNOSE Nr. 4 – Leistungsfaktor-Überprüfunq pro Phase
Mit Bezug auf die 11–13 ist die Leistungsfaktor-Diagnose-Überprüfung pro Phase so konstruiert, dass überprüft wird, ob für jede Phase des Zählers der Winkel zwischen dem Stromzeiger und dem idealisierten Spannungszeiger innerhalb einer Hüllkurve liegt, die vom Anwender spezifiziert wird (+/– 1–90°). Da diese Toleranz restriktiver ist als in der Diagnose Nr. 1, führt das System 20 diese Diagnose-Überprüfung erst durch, wenn die Diagnose Nr. 1 bestanden wurde. Diese Diagnose kann eines aus einer Reihe möglicher Probleme anzeigen, einschließlich schlechte Last-Leistungsfaktor-Bedingungen, schlechte System-Bedingungen oder eine Fehlfunktion von Systemeinrichtungen.
Das System 20 überprüft in 114 und 116 zuerst die abc- und cba-Drehungs-Flags. Wenn beide dieser Flags auf falsch stehen, zeigt dies an, dass der Diagnose-Test Nr. 1 nicht bestanden wurde. Da die Toleranzen dieser Diagnose restriktiver sind, als die Diagnose Nr. 1 wird die Diagnose-Überprüfung abgebrochen.
Wenn entweder das abc- oder das cba-Drehungs-Flag auf wahr steht (was anzeigt, dass der Diagnose-Test Nr. 1 bestanden wurde), führt das System 20 in 114, bzw. 116 die geeigneten ABC- oder CBA-Drehungs-Überprüfungen durch. Für eine ABC-Drehung überprüft das System in 118–122 den Winkel zwischen dem geeigneten Stromzeiger und dem idealisierten Spannungszeiger, um festzustellen, ob der Winkel innerhalb einer Hüllkurve liegt, die vom Anwender spezifiziert wird. Wenn der Winkel innerhalb der vordefinierten Hüllkurve liegt, ist in 124 die Diagnose bestanden. Falls nicht, ist (in 126) die Diagnose nicht bestanden, was einen Diagnose-Fehler Nr. 4 anzeigt. Für den Fall einer CBA-Drehung führt das System 20 in 128–132 ähnliche Hüllkurven-Überprüfungen für den geeigneten Stromzeiger durch.
DIAGNOSE Nr. 5 – Überprüfung auf Strom-Signalform-Störungen
Mit Bezug auf 19 ist die Überprüfung auf Strom-Signalform-Störungen so konstruiert, dass das Vorhandensein von Gleichstrom auf jeder der Phasen erkannt wird. Diese Diagnose ist besonders nützlich bei Verbrauchszählern, die ausgelegt sind, nur Wechselstrom durchzulassen und wo die Leistungsfähigkeit des Strom-Transformators sich bei Gleichstrom verschlechtert, da der Gleichstrom den Transformator vormagnetisiert, so dass er in einem nichtlinearen Bereich arbeitet.
Die prinzipielle Art zur Erzeugung von Gleichstrom in einem Verbrauchszähler ist es, eine Last mit Einweggleichrichter parallel zu einer normalen Last anzuordnen. Das Vorhandensein des halbweg-gleichgerichteten Stromsignals hat den Effekt, dass entweder der positive oder der negative Halbzyklus der Signalform erhöht wird, während der andere unbeeinflusst bleibt. Bei Verbrauchszählern, die nicht dafür konstruiert sind, Gleichstrom durchzulassen, wird wenn dieses Signal am Eingang des Stromtransformators erscheint, sein Pegel verschoben, so dass der Ausgang einen Mittelwert von Null hat. Der Spitzenwert der positiven und der negativen Halbwellen des Signals haben jedoch nicht mehr dieselbe Größe. Die Diagnose zu Erkennung von Gleichstrom wertet dieses Phänomen aus, indem sie die Differenzen der positiven und negativen Spitzenwerte über ein Abtastintervall des Verbrauchszählers nimmt. Das Ergebnis der Summation der Strom-Abtastwerte über ein Zeitintervall muss ein Wert in der Nähe von Null sein, wenn kein Gleichstrom vorhanden ist. Wenn Gleichstrom vorhanden ist, wird der aufsummierte Wert wesentlich größer sein. Dieses Verfahren, das im Folgenden Kammfilter-Verfahren genannt wird, liefert unabhängig von der Phase und der Signalform des begleitenden Wechselstroms genaue Ergebnisse.
Da die Verbrauchszähler, in denen die vorliegende Erfindung benutzt wird, typischerweise Mehrphasen-Verbrauchszähler sind, was bedeutet, dass der Verbrauchszähler zwei oder drei Phasenströme misst, ist es möglich, dass jemand den Verbrauchszähler manipuliert, indem er einen Einweg-Gleichrichter über der Last hinzufügt, um Gleichstrom in der Installation zu erzeugen. Dieser Schaltkreis kann in einer einzelnen Phase hinzugefügt werden. Aus diesem Grund muss die Diagnose zur Erkennung von Gleichstrom in die Lage versetzt werden, Gleichstrom pro Phase zu erkennen.
Das Kammfilter-Verfahren zur Berechnung eines Gleichstrom-Erkennungs-Wertes pro Phase wird im Flussdiagramm der 19 gezeigt. Das Verfahren umfasst während jedes Abtastintervalls die folgenden Schritte:

(1) Das Vorzeichen des ersten Spannungs-Abtastwertes in jedem Intervall wird aufgezeichnet;
(2) Unter Verwendung des Vorzeichens des ersten Spannungs-Abtastwertes wird der Nulldurchgang der ersten Spannung erkannt;
(3) Summation des zweiten Abtastwertes des Stroms nach dem Spannungs-Nulldurchgang im Strom-Spitzenwert-Speicher (dieser ist ungefähr 90°);
(4) Aufsummation jedes vierten Strom-Abtastwertes nach dem Anfangs-Strom-Abtastwert im Strom-Spitzenwert-Speicher (ungefähr 180° auseinander);
(5) Wiederholung von Schritt 4; und
(6) Am Ende des Abtastintervalls Division des aufsummierten Strom-Spitzenwertes durch den geeigneten Strom, der während des Intervalls verwendet wird. Dies hat den Effekt, dass das Ergebnis für drei verschiedene Verstärkungsbereiche, die für den Strom vorhanden sind, normiert wird. Außerdem wird der Speicher für das nächste Abtastintervall auf Null gesetzt.

Das Ergebnis der Division in Schritt 6 ist ein dimensionsloser Wert, der direkt proportional zur Menge des Gleichstroms ist, der auf dieser Phase vorliegt. Dieser Wert wird als Gleichstrom-Erkennungs-Wert bezeichnet. Dieser Gleichstrom-Erkennungs-Wert wird mit einem vorher ausgewählten Erkennungs-Schwellenwert verglichen, um festzustellen, ob Gleichstrom vorhanden ist. In der bevorzugten Ausführung wird der Erkennungs-Schwellenwert auf 3000 gesetzt, da man herausgefunden hat, dass ein Wert von 3000 ein geeigneter Schwellenwert sowohl für 200-Ampere-, als auch für 20-Ampere-Zähler ist.
Diese Diagnose nutzt die A/D-Abtastung, um Spannung und Strom jeder Phase festzustellen, die für jedes Abtastintervall (typischerweise 1 Sekunde) 481 mal abgetastet werden. Mit dem Strom jeder Phase ist eine Verstärkung verbunden. Diese Verstärkung kann sich jedes Abtastintervall ändern, wenn sich die Größe des Stroms schnell genug ändert. Diese Tatsache ist wichtig bei der Erkennung von Gleichstrom, da es das Erkennungs-Verfahren erfordert, über eine Zeitspanne abgetastete Stromwerte aufzusummieren. Wenn eine Zeitspanne gewählt wird, die größer als ein Abtastintervall ist, besteht die Möglichkeit, dass die Summe der Stromwerte Abtastwerte enthält, die mit anderen Verstärkungsbereichen erfasst wurden, und somit die aufsummierten Abtastwerte ihre Aussagekraft verlieren. Somit ist es wichtig, dass die resultierenden aufsummierten Strom-Spitzenwerte durch die geeignete Stromverstärkung normiert werden, die während jedes Intervalls benutzt wird, wie im obigen Schritt (6) spezifiziert.
Es muss darauf hingewiesen werden, dass die Berechnung eines Gleichstrom-Erkennungs-Wertes während eines einzelnen Abtastintervalls nur für eine Phase erfolgt. Somit wird anders als bei den anderen Diagnosen, die vorzugsweise vom Verbrauchszähler mindestens einmal alle 5 Abtastintervalle durchgeführt werden (typischerweise alle 5 Sekunden), jede der möglicherweise drei Phasen in Intervallen von 5 Sekunden drei aufeinander folgende Male überprüft, so dass sich eine Gesamt-Abtastzeit von 15 Sekunden pro Phase ergibt. Somit ist die für eine komplette Überprüfung auf Strom-Signalform-Störungen benötigte Gesamtzeit 45 Sekunden (15 Sekunden für jede der Phasen A, B und C).
Wenn sich herausstellt, dass für alle drei aufeinander folgenden Intervalle für eine bestimmte Phase der Gleichstrom-Erkennungs-Wert größer als der gewählte Erkennungs-Schwellenwert ist, wird aufgezeichnet, dass auf dieser Phase Gleichstrom vorhanden ist. Nachdem alle drei Phasen überprüft wurden, wird wenn auf einer beliebigen Phase Gleichstrom aufgezeichnet wurde, die Diagnose eingeschaltet. Wenn ein Intervall von 45 Sekunden abgelaufen ist, in dem auf jeder Phase kein Fehler gefunden wurde, wird die Diagnose abgeschaltet.
Man kann erkennen, dass der Erkennungs-Schwellenwert auf einen Gleichstrom-Wert eingestellt werden muss, bei dem der Strom-Transformator im Verbrauchszähler beginnt sich zu verschlechtern, so dass ein Diagnose-Fehler Nr. 5 erkannt und aufgezeichnet werden kann, bevor dieser Gleichstrom-Wert erreicht wird.
Mit Bezug auf 20 ruft die Diagnose die Phasen-Überprüfungs-Routine dreimal für jede der drei Phasen auf. Die Phasen-Überprüfungs-Routine summiert dann Strom-Abtastwerte, normiert die aufsummierten Werte und speichert den Wert als Gleichstrom-Erkennungs-Wert DV_n für jedes der drei Abtastintervalle für diese Phase.
Mit erneutem Bezug auf 19 beginnt die Routine Diagnosetest Nr. 5 (Check DIAG #5) an 200 damit, dass der Intervall-Zählwert und jeder der Fehlerzähler für Phase A, Phase B und Phase C (PHA ERRCT, PHB ERRCT und PHC ERRCT) gelöscht wird. Der Intervallzähler kann ein Moduln-9-Zähler sein, der von dem Wert 0–8 und dann zurück auf 0 inkrementiert wird, usw. Für jedes der ersten drei 5-Sekunden-Intervalle (d. h. Intervall-Zählwert = 0, 1 oder 2) führt die Routine in 202 eine Phasen-Überprüfung für Phase A durch. Für die nächsten drei 5-Sekunden-Intervalle (d. h. Intervall-Zählwert = 3, 4 oder 5) führt die Routine in 204 eine Phasen-Überprüfung für Phase B durch. Und für die letzten drei 5-Sekunden-Intervalle (d. h. Intervall-Zählwert = 6, 7 oder 8) des 45-Sekunden-Diagnose-Zyklus führt die Routine in 206 eine Phasen-Überprüfung für Phase C durch.
Bei Beendigung jeder Phasen-Überprüfungs-Routine für Phase A bestimmt das System in 208, ob der Gleichstrom-Erkennungs-Wert größer als der Erkennungs-Schwellenwert ist und inkrementiert den Fehlerzähler für Phase A (Phase A ERRCT), wenn der Gleichstrom-Erkennungs-Wert größer als der Schwellenwert ist. Die Phasen-Überprüfungs-Routine wird dann dreimal für Phase B aufgerufen. Wieder bestimmt, nachdem jede Phasen-Überprüfungs-Routine beendet ist, das System in 210, ob der Gleichstrom-Erkennungs-Wert größer als der Erkennungs-Schwellenwert ist und stellt den Fehlerzähler für Phase B (Phase B ERRCT) entsprechend ein. Die Phasen-Überprüfungs-Routine wird dann für Phase C aufgerufen. Wieder vergleicht das System in 212 den aufgetretenen Gleichstrom-Erkennungs-Wert für Phase C mit dem Erkennungs-Schwellenwert und inkrementiert den Fehlerzähler für Phase C (Phase C ERRCT) entsprechend.
Das System bestimmt dann in 214, ob einer der Fehlerzähler für Phase A, Phase B oder Phase C gleich 3 ist. Falls ja, wurde auf dieser Phase für drei aufeinander folgende Abtastintervalle ein Gleichstrom erkannt, das System verzeichnet in 216 für jede Phase, für die ERRCT = 3 ist, einen Diagnose-Fehler Nr. 5 im Fehlerzähler für Phase A, Phase B oder Phase C (PHA CHK FAILURE, PHB CHK FAILURE, bzw. PHC CHK FAILURE). In jedem Fall wird in 218 jeder der Fehlerzähler PHA, PHB und PHC CHK FAILURE zum Diagnose-Zähler Nr. 5 (der die Gesamtzahl aufsummierter Fehler DIAG #5 anzeigt) hinzuaddiert, und die Diagnose wird beendet.
Somit wird am Ende eines 45-Sekunden-Abtastintervalls, nachdem jede Phase dreimal überprüft wurde, ein Diagnose-Fehler Nr. 5 aufgezeichnet, wenn irgendeiner der Fehlerzähler der drei Phasen Fehler bei allen drei Überprüfungen registriert hat. Der im Toolbox-Modus ausgegebene Verbrauchszählerstand für Diagnose-Fehler Nr. 5 (DIAG #5 ERROR COUNTER) ist die Summe der drei Gleichstrom-Erkennungs-Zähler für jede Phase.
Automatische Erkennung der Art des elektrischen Services
In einer Ausführung der Erfindung enthält das System zusätzlich Logik zur automatischen Erkennung der vom Verbrauchszähler unterstützten Art des elektrischen Services auf der Basis des vorprogrammierten Formfaktors des Verbrauchszählers und des Winkel-Versatzes der Spannungsvektoren V_a und V_C. Diese Funktion macht es überflüssig, dass der Anwender vor der Installation die Art des elektrischen Services in den Verbrauchszähler programmieren muss und erlaubt es dem Kunden, die flexiblen Einsatzmöglichkeiten des Verbrauchszählers für mehrere elektrische Servicearten vollständig zu nutzen und verringert die Anforderungen an das Inventar des Kunden bezüglich Verbrauchszähler. Zusätzlich dazu garantiert die Funktion zur automatischen Erkennung der Art des elektrischen Services, dass der Verbrauchszähler und jede der freigegebenen System- und Installations-Diagnosen bei der Installation mit minimaler vorheriger Programmierung korrekt arbeiten. Schließlich erlaubt die Funktion zur automatischen Erkennung der Art des elektrischen Services die Neuinstallation eines Verbrauchszählers aus einem elektrischen Service in einem anderen, ohne dass die Änderung der vom Verbrauchszähler unterstützten Art des elektrischen Services programmiert werden muss.
Mit Bezug auf 21 enthält das System in einer Ausführung zusätzlich Logik zur automatischen Erkennung der Art des elektrischen Services für die Verbrauchszähler, die auf die Formen 5S, 6S, 9S, 12S, 16S, 26S, 5A, 6A, 8A und 10A programmiert wurden. Jede der unterschiedlichen Arten des elektrischen Services in einer der in 19 gezeigten Form-Gruppen hat für eine symmetrische Widerstands-Last ein eindeutiges Zeigerdiagramm, das die Winkel-Position jeder der einzelnen Phasen-Ströme und Spannungen bezogen auf die Spannung der Phase A zeigt. In einer wirklichen Anwendung werden die Stromzeiger durch die sich ändernden Lasten aus dieser Position für eine symmetrische Widerstands-Last verschoben. Die Spannungszeiger ändern sich jedoch nicht mit der Last und müssen sich innerhalb von ein bis zwei Grad der Positionen für eine symmetrische Widerstands-Last befinden. Da der Spannungszeiger der Phase B bei den Zwei-Element-Verbrauchszählern und beim 6S-(6A)-Zähler nicht vorhanden ist, wird diese Spannung nachgebildet. Der Spannungszeiger der Phase C ist jedoch bei allen verschiedenen Formen und elektrischen Servicearten vorhanden und wird bezogen auf die Spannung der Phase A gemessen. Somit wird für die in 21 gezeigten Verbrauchszähler-Formen eine Überprüfung der Winkelposition der Spannungszeiger der Phase C bezogen auf den Spannungszeiger der Phase A alleine die erforderliche Information liefern, in welcher Serviceart sich der Verbrauchszähler befindet.
Die einzige Ausnahme von dieser Regel ist, dass in der Gruppe der Form 5S, 5A, 26S der Netzwerk- und der Vierleiter-Sternschaltungs-Anschluss durch eine einfache Untersuchung der Position der Spannungszeiger der Phase C und der Phase A nicht unterschieden werden können. In der hier beschriebenen Ausführung des Systems nimmt das System unter diesen Bedingungen einfach einen Vierleiter-Sternschaltungs-Anschluss an.
Somit kann, wie in 21 gezeigt, wenn der Formfaktor des Verbrauchszählers bekannt ist, die Art des elektrischen Services oft durch Messung des Winkel-Versatzes der Spannungs-Faktoren bestimmt werden. Insbesondere unterstützt jeder Verbrauchszähler der Formen 8A, 10A, 9S und 16S den Vierleiter-Sternschaltungs- und den Vierleiter-Dreieckschaltungs-Anschluss. Da der Versatz der Spannungszeiger V_a und V_C bei Vierleiter-Sternschaltungs- und den Vierleiter-Dreieckschaltungs-Systemen unterschiedlich ist (120°, bzw. 90° für eine ABC-Drehung), bestimmt das System nach einer angemessenen Zeitverzögerung nach dem Einschalten, um gültige Winkelmessungen für die von dem System berechneten Zeiger sicherzustellen, den Versatz zwischen den Spannungszeigern V_A und V_C und bestimmt auf der Grundlage dieses Versatzes, ob der Verbrauchszähler in einem Vierleiter-Sternschaltungs- oder einem Vierleiter-Dreieckschaltungs-System installiert ist.
Auf ähnliche Weise bestimmt das System für die Zähler-Formen 6S oder 6A, ob der Versatz der Zeiger V_a und V_C innerhalb eines akzeptierbaren Bereichs von 120° liegt, vorzugsweise plus oder minus 10°, um sicherzustellen, dass der Verbrauchszähler in der richtigen Vierleiter-Sternschaltung installiert ist, die er unterstützt. Für 12S-Verbrauchszähler bestimmt das System, ob der Winkel der Zeiger V_a und V_C sich innerhalb einer akzeptablen Grenze um 60°, 120° oder 180° befindet, und stellt fest, falls ja, dass der Verbrauchszähler in einer Dreileiter-Dreieckschaltung, einer Netzwerk-, bzw. in einer Einphasen-Schaltung installiert ist. Schließlich untersucht das System für die Formen 5S, 5A und 26S die Zeiger V_a und V_C, um festzustellen, ob sich ihr Winkel innerhalb akzeptierbarer Grenzen für die Dreileiter-Dreieckschaltung (60°), die Vierleiter-Dreieckschaltung (90°) oder die Vierleiter-Sternschaltung (120°) befindet, und falls ja, zeichnet sie die entsprechende Art des elektrischen Services auf.
Es muss darauf hingewiesen werden, dass im Fall der Formen 5S, 5A und 26S das System nicht zwischen der Vierleiter-Sternschaltung und dem Netzwerk-Anschluss unterscheiden kann, da der Winkel zwischen den Zeigern V_a und V_C für beide Arten des elektrischen Services bei ABC-Drehung 120° ist. Da jedoch nicht viele Energieversorgungsbetriebe 5S in einem Netzwerk- Anschluss benutzen, nimmt das System in einer Ausführung einfach an, dass ein V_a/V_C-Winkelversatz von 120° eine Vierleiter-Sternschaltung ist. Man erkennt, dass wenn der Verbrauchszähler tatsächlich in einer Netzwerk-Schaltung verwendet wird, der Verbrauchszähler weiter korrekt funktioniert, obwohl die Funktion zur automatischen Bestimmung der Art des elektrischen Services feststellt, dass der Verbrauchszähler in einer Vierleiter-Sternschaltung installiert ist. Da bei der Vierleiter-Sternschaltung jedoch eine Phasenverschiebung von 30° zwischen Strom (I) und Spannung (V) vorliegt, und da die Strom- und Spannungszeiger in einer Netzwerk-Schaltung zueinander nicht verschoben sind, können einige Diagnose-Berechnungen, wie z. B. die hier beschriebenen Diagnosen 1 und 4 fälschlicherweise Fehler anzeigen, wenn ein Verbrauchszähler der Form 5S, 5A oder 26S, der die oben beschriebene Funktion zur automatischen Bestimmung der Art des elektrischen Services enthält, in einer Netzwerk-Schaltung verwendet wird.
Man kann erkennen, dass das System auf ähnliche Weise implementiert werden kann, um die Art des elektrischen Services automatisch zu bestimmen, in der Verbrauchszähler anderer Formen installiert sind, entweder durch Untersuchung der Spannungszeiger und/oder anderer Informationen, die durch die automatische System-Diagnose erfasst werden.
Es muss auch darauf hingewiesen werden, dass die in 21 gezeigten Winkel-Versätze für die ABC-Reihenfolge gelten. Das System überprüft auch vorzugsweise die Winkel-Versatz-Werte von V_a und V_C für ABC-Drehungen, wenn es die Bestimmung der Art des elektrischen Services durchführt. Man kann erkennen, dass bei CBA-Drehung der Spannungszeiger der Phase C V_C 360° minus der in 21 gezeigten Lage von V_C ist.
Die 22 und 23 zeigen ein Flussdiagramm der Funktion zur automatischen Bestimmung der Art des elektrischen Services, die in einer Ausführung der vorliegenden Erfindung eingesetzt wird. Jedes Mal, wenn der Verbrauchszähler eingeschaltet wird oder wenn die System-Diagnose neu konfiguriert wird, führt der Verbrauchszähler die System-Überprüfungs-Funktion aus. Dies kann ausgelöst werden, indem die Art des elektrischen Services auf einen ungültigen Wert gesetzt wird. Das System wird dann beim Einschalten oder bei der Neukonfiguration, zum Beispiel nach einem Stromausfall, den ungültigen Wert erkennen und automatisch mit der Bestimmung einer gültigen elektrischen Serviceart beginnen.
Damit der Verbrauchszähler sich ausgleichen kann und gültige Winkelmessungen für die fünf zu berechnenden Zeiger liefert, wird für eine vorher festgelegte Zeit eine Diagnose-Verzögerung eingestellt, vorzugsweise ungefähr 8 Sekunden für einen Verbrauchszähler, der mit 60 Hz arbeitet. Während diese Verzögerung aktiv ist, arbeitet daher die Funktion zur automatischen Bestimmung der Art des elektrischen Services nicht, da es sein kann, dass die Werte der Zeiger V_a und V_C nicht zuverlässig sind. Nach dem Ablauf der Diagnose-Verzögerungszeit wird die Funktion zur automatischen Bestimmung der Art des elektrischen Services am Ende jedes Abtastintervalls aktiviert (eine Sekunde bei 60 Hz), bis ein gültiger elektrischer Service gefunden wurde. Wenn kein gültiger elektrischer Service gefunden wurde und alle Diagnosen im System freigegeben wurden, wird der Fehler, keinen gültigen elektrischen Service gefunden zu haben, als Diagnose-Fehler Nr. 1 aufgezeichnet. Wenn keine Diagnosen freigegeben sind, wird der Fehler des ungültigen elektrischen Services nicht aufgezeichnet. In einer Ausführung des Systems, in der die Funktion zur automatischen Bestimmung der Art des elektrischen Services genutzt wird, wird der Diagnose-Fehler Nr. 1 für einen ungültigen elektrischen Service nicht auf der Anzeige gemeldet, es sei denn, Diagnose Nr. 1 ist auf Scroll oder Lock geschaltet, wie hier beschrieben.
Solange kein gültiger elektrischer Service gefunden wird, wird die Diagnose nicht überprüft. Wenn ein gültiger elektrischer Service festgestellt wurde, wird die Art des elektrischen Services im System gespeichert, die Funktion zur Bestimmung der Art des elektrischen Services wird beendet, und der Verbrauchszähler beginnt damit, in jedem Abtastintervall für die freigegebenen Systemdiagnosen Diagnose-Überprüfungen durchzuführen, wie im Folgenden beschrieben.
Es muss darauf hingewiesen werden, dass in einer Ausführung der vorliegenden Erfindung die Funktion des Diagnose-Fehlers Nr. 1 sich leicht vom normalen Diagnose-Fehler Nr. 1 unterscheidet, wenn ein Fehler bei der Erkennung der Art des elektrischen Services auftritt. Wenn die Art des elektrischen Services nicht automatisch sofort in der ersten Überprüfung gefunden wird, wird ein Diagnose-Fehler Nr. 1 aktiviert, vorausgesetzt mindestens eine System-Diagnose-Funktion ist in dem System aktiviert. Sobald ein gültiger elektrischer Service gefunden wird, wird der Diagnose-Fehler Nr. 1 sofort gelöscht. Der Fehler wird nur auf der Anzeige dargestellt, wenn die Diagnose Nr. 1 auf Scroll oder Lock eingestellt ist. Der Fehler wird immer im Zähler für Diagnose-Fehler Nr. 1 aufgezeichnet, vorausgesetzt dass eine der System-Diagnosen freigegeben ist. Wenn keine der System-Diagnosen freigegeben ist, wird der Fehler nicht aufgezeichnet. Dies gibt dem Anwender die Möglichkeit, alle Warnungen abzuschalten.
Es muss darauf hingewiesen werden, dass in den in den 22 und 23 gezeigten Implementationen das System eine Toleranz, vorzugsweise plus oder minus 10°, für die Lage der Spannungszeiger erlaubt, um die Diagnose zu bestehen. Diese Toleranz hat sich angesichts der begrenzten Varianz der Spannungszeiger, typischerweise innerhalb von ein oder zwei Grad bezüglich ihrer Lage bei einer symmetrischen Widerstands-Last, für den Betrieb im Feld als geeignet herausgestellt.
Anwender-Definition der Diagnosen
Das System erlaubt es dem Anwender vorzugsweise, die Ausführung einer beliebigen oder mehrerer System-Diagnosen bei der Installation des Verbrauchszählers freizugeben oder zu sperren. Wenn die Diagnosen imple mentiert sind, liefert das System auch vom Anwender definierte Parameter, vorzugsweise wie unten beschrieben.
Um eine der oben beschriebenen Diagnose-Überprüfungen zu aktivieren oder zu deaktivieren, muss der Anwender für jede von der Vorrichtung unterstützte Diagnose-Überprüfung auf die folgenden Arten von Aufforderungen in der Programmier-Software antworten:
"DIAGNOSTIC #N DISABLE"
Für jede "Diagnose N" (wobei N eine der Diagnose-Nummern 1–4 darstellt) erhält der Anwender bei Druck auf die Taste Return ein Menü, das vorzugsweise die folgenden Optionen enthält:

Disable
Ignore
Lock
Scroll

Die Option Disable sperrt die Implementation dieser Diagnose.
Die Option Ignore, wenn implementiert, bedeutet dass die Diagnose die Meldung einer Fehlerbedingung auslöst (wie im Folgenden beschrieben), aber sie nicht angezeigt wird.
Die Option Lock, wenn implementiert, bewirkt, dass der Verbrauchszähler auf der Anzeige der Diagnose-Fehlermeldung verriegelt wird, wenn ein Diagnose-Fehler festgestellt wird.
Die Option Scroll, wenn implementiert, bewirkt, dass eine Diagnose-Fehlermeldung, wenn sie festgestellt wird, während der "Aus-Zeit" zwischen jedem Anzeige-Punkt im Normalbetrieb angezeigt wird.
Zusätzlich zu der oben angegebenen Aufforderung wird der Anwender aufgefordert, die Art des elektrischen Services (z. B. Vierleiter-Sternschaltung) zu programmieren, die von der speziellen Verbrauchszähler-Installation unterstützt wird.
Für Diagnose Nr. 2 wird der Anwender auch aufgefordert, die Toleranz für alle Spannungen zu programmieren, indem er als Antwort auf die folgende Aufforderung eine Zahl (die vorzugsweise der Toleranz in Prozent entspricht) eingibt:
DIAGNOSTIC #2 PERCENT TOLERANCE: .....
Für Diagnose Nr. 3 wird der Anwender vorzugsweise aufgefordert, als Antwort auf die folgende Aufforderung einen akzeptierbaren Mindest-Strompegel zu programmieren:
DIAGNOSTIC #3 MINIMUM CURRENT: .....
Diagnose Nr. 4 fordert den Anwender vorzugsweise auch auf, die zulässige Winkeldifferenz zu programmieren, indem er eine Zahl (1–90°) als Antwort auf die folgende Aufforderung eingibt:
DIAGNOSTIC #4 TOLERANCE ANGLE: .....
Wenn entweder die Option Lock oder Scroll gewählt wurde, zeigt der Verbrauchszähler die folgende Nachricht an, sobald ein Diagnose-Fehler erkannt wurde:
Er DIAG N (wobei N die Diagnose-Nummer ist)
Auch wird die Anzahl des Auftretens dieses Fehlerzählers immer dann, wenn der Fehler erkannt wird, um eins inkrementiert. Wie bereits erwähnt, wird in der bevorzugten Ausführung jedoch die System-Rückmeldung und die erste Anzeige eines Diagnose-Fehlers erst auftreten, wenn die Fehlerbedingung in drei aufeinander folgenden Überprüfungen vorhanden war. Auf die gleiche Weise wird der Fehler erst aus der Anzeige gelöscht, wenn er für zwei aufeinander folgende Überprüfungen nicht mehr vorhanden ist.
Wieder wird abhängig davon, wie das System bei der Installation programmiert wurde, die Anzeige entweder mit der Fehlermeldung verriegelt, oder die Fehlermeldung rollt durch, indem sie während der "Aus-Zeit" zwischen jedem Anzeige-Punkt im Normalbetrieb angezeigt wird. Verschiedene andere Fehleranzeige-Systeme können verwendet werden, die im Einklang zu den Lehren der vorliegenden Erfindung sind.
Zähler-Selbsttests
Das System 20 der vorliegenden Erfindung ist auch vorzugsweise geeignet programmiert, um regelmäßig eine Reihe von Zähler-Selbsttests durchzuführen, und wenn Fehler erkannt werden, zeichnet das System das Vorliegen einer Fehlerbedingung auf, zeigt einen Fehlercode an, der dem Typ des erkannten Fehlers entspricht und ergreift abhängig vom Typ des Fehlers weitere geeignete Aktionen.
Das System implementiert vorzugsweise eine Reihe von Routinen, die regelmäßig eine Überprüfung auf schwere und nicht schwere Fehler durchführen. Fehler werden als schwer klassifiziert, wenn der erkannte Fehler Abrechnungs-Daten zerstört haben kann oder wenn der erkannte Fehler bewirken kann, dass der Verbrauchszähler in Zukunft unzuverlässig arbeitet. Das System 20 führt vorzugsweise Zähler-Selbsttests des internen RAM des Zähler-Register-Moduls, des ROM des Register-Moduls, des EEPROM des Register-Moduls, auf ein unechtes Zurücksetzen (RESET) des Register-Moduls und des internen RAM, ROM und EEPROM des Eingangs-Moduls durch. Diese Zähler-Komponenten werden vorzugsweise überprüft, wenn nach ei nem Stromausfall die Stromversorgung wieder an den Verbrauchszähler angelegt wird, oder wenn der Verbrauchszähler neu konfiguriert wird. Wenn ein RAM-, ROM-, EEPROM-Fehler, ein Fehler des Eingangs-Modul-Prozessors oder ein anderer schwerer Fehler erkannt wird, zeigt das System 20 einen vorher festgelegten Fehlercode, der dem erkannten Fehler entspricht an, verriegelt die Anzeige mit dem Fehlercode, bis der Verbrauchszähler neu initialisiert wird und beendet alle Zählerfunktionen mit Ausnahme der Kommunikation.
Das System 20 überprüft, ob ein Ausschalt-Fehler vorliegt, indem es feststellt, ob der Register-Modul-Prozessor einen Hardware-RESET bekommen hat, ohne zuerst eine vorher festgelegte Ausschalt-Routine zu durchlaufen. Dies kann auftreten, wenn eine Spannungsspitze auf der Stromversorgungsleitung kurzzeitig die RESET-Leitung setzt. Ein Verfahren zur Überprüfung auf einen unechten RESET ist es, als letzter Schritt der Behandlung eines Stromausfalls ein spezielles Byte in das Register-EEPROM zu schreiben. Wenn dieses spezielle Byte beim Einschalten nicht vorhanden ist, ist ein unechter RESET aufgetreten. Das System 20 zeigt dann den Ausschalt-Fehlercode und beendet alle Funktionen mit Ausnahme der Kommunikation.
Auf ähnliche Weise sucht das System RAM-, ROM-, EEPROM- und Prozessor-Fehler im Eingangs-Modul, wie oben beschrieben. In der Ausführung, die in den in 3 gezeigten Verbrauchszähler integriert ist, beendet das Eingangs-Modul die Kommunikation mit dem Register-Modul, wenn irgendein schwerer Fehler des Eingangs-Moduls aufgetreten ist. Wenn das Eingangs-Modul länger als fünf Sekunden nicht mit dem Register-Modul kommunizieren kann, wird angenommen, dass einer dieser Fehler erkannt wurde, der Eingangs-Prozessor-Fehlercode wird angezeigt, und die RESET-Leitung des 68HC11 wird gesetzt, bis das Eingangs-Modul den Normalbetrieb wieder aufnimmt.
Die von dem System implementierten Zähler-Selbsttests umfassen vorzugsweise auch eine Reihe nicht schwerer Fehler, wie z. B. Register-Endausschlags-Überschreitung, System-Uhr, Benutzungszeit (TOU), Massenspeicher, Umkehrung des Energieflusses und leere Batterien.
Zum Beispiel wird ein Register-Endausschlags-Überschreitungs-Fehler aufgezeichnet, wenn das oberste kW-Register einen vorprogrammierten Register-Endauschlags-Wert überschreitet. Wenn dieses Ereignis erkannt wird, zeigt das System einen Register-Endausschlags-Überschreitungs-Fehler an, wobei der Fehler gelöscht wird, wenn der Verbrauchszähler zurückgesetzt wird oder wenn der Fehler durch eine vordefinierte Programmierungs-Vorrichtung gelöscht wird.
Ein Uhr-Fehler wird aufgezeichnet, wenn die Minute, die Stunde, das Datum oder der Monat außerhalb eines vordefinierten Bereichs liegen. Wenn ein Uhr-Fehler auftritt, werden die TOU- und Massenspeicher-Optionen gesperrt und die Aufzeichnung von Intervall-Daten wird beendet, bis der Verbrauchszähler rekonfiguriert wird.
Ein TOU-Fehler wird aufgezeichnet, wenn ein interner TOU-Parameter beschädigt wird, und einen Wert außerhalb seines vordefinierten akzeptierten Bereichs enthält. Wenn ein TOU-Fehler auftritt, wird der entsprechende Fehlercode angezeigt, und die TOU-Option wird gesperrt.
Ein Massenspeicher-Fehler wird aufgezeichnet, wenn ein interner Massenspeicher-Parameter beschädigt ist oder außerhalb seines vordefinierten akzeptierbaren Bereichs liegt. Wenn ein Massenspeicher-Fehler auftritt, wird der entsprechende Fehlercode angezeigt, und die Massenspeicher-Option wird gesperrt.
Ein Energiefluss-Umkehrungs-Fehler wird aufgezeichnet, wenn das Eingangs-Modul das Äquivalent zu einer kompletten und kontinuierlichen Dre hung der Scheibe in Gegenrichtung erkennt. Dieser Fehler wird unabhängig davon aufgezeichnet, ob die Energie gesperrt ist oder nicht.
Ein Batteriespannungs-Fehler wird aufgezeichnet, wenn das Signal LOBAT am integrierten Stromversorgungs-Schaltkreis gesetzt wird, wenn sein Pegel überprüft wird. Wenn ein Batteriespannungs-Fehler erkannt wird, wird der entsprechende Fehlercode angezeigt, und wie beim Uhr-Fehler werden alle TOU- und Massenspeicher-Optionen gesperrt. Wenn die Batterie vor einem Stromausfall ersetzt wird, wird der Batteriespannungs-Fehler gelöscht, wenn die Batteriespannung über einen vordefinierten Grenzwert steigt. Wenn die Batteriespannung jedoch unter dem Grenzwert lag und ein Stromausfall aufgetreten ist, muss der Verbrauchszähler rekonfiguriert werden, um den Fehler zu löschen.
Das System überprüft vorzugsweise auch Register-Endausschlags-Überschreitungen am Ende jedes Anforderungs-Intervalls und sucht Uhr-, TOU- und Massenspeicher-Fehler vorzugsweise beim Einschalten, bei 2300 Stunden und bei jeder Art von Zähler-Rekonfiguration. Der Energiefluss-Umkehrungs-Fehler wird von dem System vorzugsweise jede Sekunde überprüft, und der Batteriespannungs-Fehler wird beim Einschalten und einmal in jedem Intervall überprüft.
In der bevorzugten Ausführung des Systems 20 erlaubt es das System dem Anwender auszuwählen, welche der Zähler-Selbsttests implementiert werden. In der bevorzugten Ausführung wird das System, wenn einer der ausgewählten nicht schweren Fehler erkannt wird, einen vorher festgelegten Fehlercode, der dem erkannten Fehler entspricht, während der Aus-Zeit zwischen den normalen Anzeige-Punkten anzeigen. Alternativ kann es das System dem Anwender erlauben, das System so zu programmieren, dass die Anzeige mit dem Fehlercode eines beliebigen nicht schweren Fehlers verriegelt wird, sobald ein solcher Fehler erkannt wird. In diesem Fall wird die Aktivierung eines Schalters durch den Anwender es bewirken, dass der Ver brauchszähler die normale Anzeige-Liste einmal durchrollen lässt und dann wieder auf der Anzeige des nicht schweren Fehlers stehen bleibt.
Es muss darauf hingewiesen werden, dass in der bevorzugten Ausführung die Überprüfung auf schwere Fehler nicht ausgeschaltet werden kann. Wenn ein nicht schwerer Fehler nicht ausgewählt wird, wird er nicht angezeigt oder aufgezeichnet.
Ein Fachmann wird erkennen, dass verschiedene Anzeige-Verfahren implementiert werden können. Zum Beispiel kann das System programmiert werden, um die Anzeige mit dem Fehlercode zu verriegeln, der einem erkannten nicht schweren Fehler entspricht, bis ein Magnetschalter aktiviert wird. Bei Aktivierung des Magnetschalters kann das System dann seine normale Anzeige durchrollen und dann wieder auf der Anzeige des nicht schweren Fehlers anhalten. Alternativ dazu kann das System so programmiert werden, dass eine vordefinierte Anzeige-Liste durchrollt und regelmäßig alle nicht schweren Fehler angezeigt werden.
Weitere Zähler-Komponenten können auf gleiche Weise regelmäßig überprüft werden, wozu herkömmliche Mittel und die zugeordneten Fehlercodes verwendet werden können, die angezeigt werden können, wenn es zur Warnung des Anwenders vor möglicher Verfälschung von Daten oder einem unzuverlässigen Betrieb des Verbrauchszählers angebracht ist.
Toolbox-Modus
Die Diagnose-Toolbox ist ein fester ausgewählter Satz von Anzeige-Punkten, vorzugsweise in dem in 14 gezeigten Format. In der bevorzugten Ausführung wird auf die Toolbox-Anzeige über einen magnetischen Reed-Schalter zugegriffen, der sich in der 12-Uhr-Position der Zähler-Frontplatte befindet und aktiviert wird, indem man einen Magneten für mindestens 5 Sekunden in die Nähe des Reed-Schalters hält. Dies kann vom Anwender durchgeführt werden, indem er einen Magneten auf den Zähler legt.
Wenn auf sie zugegriffen wird, werden die Toolbox-Anzeige-Punkte einzeln und in der in 14 gezeigten Reihenfolge angezeigt. Wenn der Zähler sich im Toolbox-Anzeige-Modus befindet, wird er alle Toolbox-Anzeige-Punkte mindestens einmal durchrollen lassen. Wenn der Magnet entfernt wird, beendet der Zähler das Durchrollen am Ende der Toolbox-Anzeige-Liste und kehrt in den Normalbetrieb zurück. Während der gesamten Zeit, die der Zähler sich im Toolbox-Modus befindet, blinkt das Signal TEST zweimal pro Sekunde.
Alle Diagnose-Fehlerzähler (# DIAG Error Counter) werden vorzugsweise durch eine externe Vorrichtung gelöscht, wie z. B. durch einen tragbaren Personal-Computer, oder über die normale Kommunikation. In der bevorzugten Ausführung ist der Maximalwert jedes Fehlerzählers 255.
Während der Verbrauchszähler sich im Toolbox-Modus befindet, führt er die Verbrauchszähler-Operationen wie üblich weiterhin durch. Hierdurch wird sichergestellt, dass der Betrieb des Verbrauchszählers nicht beeinträchtigt wird, auch wenn der Magnet längere Zeit oben auf dem Verbrauchszähler gelassen wird. Das System aktualisiert kontinuierlich die angezeigten Toolbox-Werte, da sie ihren Wert während der gesamten Zeit, die der Verbrauchszähler im Toolbox-Modus ist, ändern.
Im Toolbox-Modus rollt der Watt-Scheiben-Emulator mit der Rate von einer Umdrehung alle 1,33 Sekunden in Richtung des Energieflusses der Phase, für welche die Information zu dem Zeitpunkt angezeigt wird. Während Spannung, Strom, Spannungs-Winkel und Strom-Winkel zum Beispiel für Phase A angezeigt werden, rollt der Watt-Scheiben-Emulator einmal pro Sekunde in Richtung des Energieflusses der Phase A. Sobald die Werte der Phase B (falls vorhanden) angezeigt werden, kehrt der Watt-Scheiben-Emulator die Richtung um, wenn der Energiefluss in Phase B dem in Phase A entgegengesetzt ist. Der Watt-Scheiben-Emulator wird ausgeschaltet, während die vier Diagnose-Fehler-Zähler angezeigt werden.
Da der Kunde eine kontinuierliche Potential-Anzeige fordert, sind drei Potential-Anzeigen, vorzugsweise mit V_A, V_B und V_C bezeichnet, auf der Anzeige vorhanden. Diese Anzeigen sind "EIN", solange die entsprechende Spannung über dem vordefinierten Schwellenwert liegt. Der Schwellenwert wird vorzugsweise als 75% der kleinsten Nennspannung definiert, mit der der Verbrauchszähler arbeiten kann. Wenn irgendeine Spannung unter den Schwellenwert fällt, blinkt seine Anzeige, vorzugsweise mit einer Rate von zweimal pro Sekunde.
Wenn mehr als ein Fehler gleichzeitig vorliegt, wird auf der Basis einer vordefinierten Priorität die Information bezüglich nur eines der Fehler angezeigt. In der bevorzugten Ausführung des Systems werden folgende Prioritäten festgelegt:

1. Zähler-Selbsttest-Fehler haben Priorität vor System- und Installations-Diagnose-Fehlern.
2. Da nur ein System- und Installations-Diagnose-Fehler zu einem Zeitpunkt angezeigt werden kann, ist der Fehler mit der höchsten Priorität derjenige, der unter Verwendung einer vordefinierten Prioritätsliste angezeigt wird.

Wenn zwei oder mehr System- und Installations-Diagnose-Fehler vorliegen, wird der Fehler mit der höchsten Priorität angezeigt und das Schließen des Ausgangskontaktes auslösen. Wenn dieser Fehler dann beseitigt wird, wird der Fehler mit der nächsthöheren Priorität, der noch vorhanden ist, angezeigt und erneut das das Schließen des Ausgangskontaktes auslösen. Der Ausgangskontakt bleibt somit geschlossen (Fehlerbedingungs-Alarm), solange ein oder mehrere der Diagnose-Fehler ausgelöst wurden.
Wie oben beschrieben und in 14 gezeigt, wird in der Toolbox-Anzeige vorzugsweise auch der Momentanwert von Strom und Spannung für jede Phase und ihre Phasenbeziehung zur Spannung auf Phase A angezeigt. Mit dieser Information kann der Anwender ein Zeigerdiagramm konstruieren, das eine Hilfe zur Bestimmung der korrekten Installation und des Betriebs des Verbrauchszählers ist. Die Anzeige zeigt auch die Anzahl von Diagnose-Fehlern, die für jede Diagnose aufsummiert wurden seit das System das letzte Mal gelöscht wurde.
Ein Beispiel für den gewünschten Zusammenhang zwischen einem Zeigerdiagramm für eine Dreiphasen-Verbrauchszähler-Installation und einer Toolbox-Anzeige ist in den 14, bzw. 15 gezeigt. Mit der in der Toolbox-Anzeige angegebenen Phasenstrom-, Spannungs- und Winkel-Information sollte der Anwender in der Lage sein, ein Zeigerdiagram zu konstruieren, wie in 15 gezeigt. Dies erlaubt es dem Anwender, einen Schnappschuss des Zustandes des Energieversorgungssystems zu erhalten und Besonderheiten oder Fehler zu erkennen. Wie oben erwähnt, gibt die Toolbox-Anzeige auch den Status der vier Diagnose-Verbrauchszähler an, die dem Anwender detailliertere Status-Information für das System geben.
Berechnung von Phasenwinkeln
In der bevorzugten Ausführung wird die Winkel-Information für Strom und Spannung der Phasen, die in den System-Diagnosen Nr. 1 und Nr. 4 benutzt und für die Anzeige in der Toolbox-Anzeige benötigt wird, aus den aufsummierten Strom- und Spannungswerten für jede Phase, sowie den aufsummierten Produkten Q und Y (wie im Folgenden definiert) bestimmt. Die Spannung auf Phase A wird vorzugsweise als Referenz (oder Basis-Zeiger) für die anderen Winkel benutzt. Der Spannungs-Winkel der Phase A erscheint somit als 0,0° in der Anzeige. Die fünf anderen Winkelwerte für (I_A, I_B, I_C, V_B, V_C) werden bezogen auf die Spannung auf Phase A angegeben, und werden immer bezogen auf eine nacheilende Referenz angegeben.
1. Der Phasenwinkel zwischen V_A und I_A
Wenn die Leistung und die Scheinleistung bekannt sind, kann der Leistungsfaktor berechnet werden. Es besteht folgender Zusammenhang:
Scheinleistung = I_effV_eff
Der Phasenwinkel (Θ) zwischen Spannung und Strom kann dann wie folgt berechnet werden:
Θ = arccos(Leistungsfaktor)
Die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung kann auch bestimmen, ob der Strom der Spannung nacheilt oder voreilt, indem sie das Vorzeichen der Blindleistung untersucht. Wenn die Blindleistung positiv ist, eilt der Strom der Spannung nach, und wenn die Blindleistung negativ ist, eilt der Strom der Spannung voraus.
In der bevorzugten Ausführung werden die Leistung, der Effektivwert der Spannung und der Effektivwert des Stroms für jede Phase am Zähler alle 60 Netzspannungs-Zyklen berechnet. Dies erfolgt, indem 481 Abtastwerte von Spannung und Strom über eine Zeitdauer von 60 Zyklen erfasst werden. Die erforderlichen Multiplikationen und Aufsummationen werden ausgeführt, und dann wird der Mittelwert dieser Werte gebildet, um die Leistung, den Effektivwert der Spannung und den Effektivwert des Stroms für die gegebenen 60 Netzspannungs-Zyklen zu liefern. Diese Werte werden dann am Ende jedes der 60 Netzspannungs-Zyklen dazu benutzt, den Leistungsfaktor für jede Phase zu berechnen.
Die Blindleistung kann im Wesentlichen auf dieselbe Weise berechnet werden wie die Leistung, außer dass eine Phasenverschiebung von 90 Grad zwischen den Strom- und Spannungsmessungen eingeführt werden muss. Diese Phasenverschiebung kann erreicht werden, indem der aktuelle Abtastwert des Stroms genommen und mit einem verzögerten Spannungs-Abtastwert (im Speicher abgelegt) multipliziert wird, der einer Phasenverschiebung von 90 Grad entspricht.
2. Ableitung eines allgemeinen Verfahrens zur Berechnung von Phasenwinkeln
Wie unten gezeigt wird, kann das Verfahren zur Berechnung des Phasenwinkels von V_A zu I_A verallgemeinert werden, um den Phasenwinkel zwischen jedem Referenz-Zeiger (wie z. B. V_A) und jedem anderen Zeiger (wie z. B. V_B, I_B, V_C oder I_C) zu berechnen.
Mit Bezug auf 16 betrachten wir zwei sinusförmige Signale derselben Frequenz, unterschiedlicher Amplitude, die zueinander phasenverschoben sind wie folgt:
a(t) = A cos(ωt)
b(t) = B cos(ωt - Θ).
Durch Darstellung des Argumentes des Kosinus als (wt - Θ) wird implizit angenommen, dass Θ eine nacheilende Phasenverschiebung von der Referenz a(t) zu b(t) darstellt. Die entsprechende Position bezieht sich darauf, ob b(t) seinen Maximalwert zeitlich vor oder nach a(t) erreicht. Wenn b(t) ein Maximum nach a(t) erreicht, sagt man, dass es a(t) nacheilt. Wenn b(t) ein Maximum vor a(t) erreicht, sagt man, dass es a(t) voreilt.
Um den Phasenwinkel Θ zu bestimmen, wird der Mittelwert des Produktes der beiden Sinussignale berechnet. Dieser Mittelwert wird mit Q bezeichnet. Für den Mittelwert gilt folgende Gleichung:
wobei A und B die Amplituden der Sinussignale a(t), bzw. b(t) darstellen. Der Zusammenhang zwischen der Amplitude X_MAX und dem Effektivwert X_eff eines Sinussignals ist durch folgende Gleichung gegeben XMAX = √2Xeff
Daher ist A = √2Aeff; und B = √2Beff
Setzt man diese Beziehungen in die Gleichung für Q ein, wird diese Gleichung zu: Q = AeffBeffcosΘoder
und schließlich
Wenn der Mittelwert des Produktes zweier Sinussignale und die Effektivwerte der beiden einzelnen Signale bekannt sind, kann daher der Winkel zwischen den beiden Signalen berechnet werden. Diese Information allein erlaubt es uns nicht, zu bestimmen, ob b(t) a(t) nacheilt oder voreilt. Wenn jedoch der Sinus des Winkels Θ bekannt ist, kann festgestellt werden, ob der Winkel ein voreilender oder nacheilender Winkel ist.
Um den Sinus des Winkels zu bestimmen, betrachten wir den Mittelwert des Produktes zweier Sinussignale, wobei a(t) um 90 Grad oder π/2 Radiant verschoben ist. Ein Ausdruck für die verschobene Version von a(t) ist folgender: a ^(t) = A cos(ωt – Θ).
Der Mittelwert des Produktes von a(t) und b(t) wird als Wert Y bezeichnet. Es gilt folgende Gleichung:
Die Lösung des Integrals liefert folgenden Zusammenhang: Y = AB2 sin(Θ)
Wenn der Mittelwert des Produktes der beiden Sinussignale (Q) bekannt ist, der Mittelwert des Produktes des Sinussignals mit dem Referenzsignal, das um 90 Grad nacheilt (Y) bekannt ist, und der Effektivwert jedes der Signale bekannt ist, kann daher der Phasenwinkel berechnet werden und eine Feststellung getroffen werden, ob das nicht als Referenz genommene Signal dem Referenzsignal nacheilt oder voreilt. Die beiden Gleichungen, die zur Bestimmung der Größe der Phasenwinkel verwendet werden können, lauten wie folgt:
Ob der Winkel voreilt oder nacheilt, kann bestimmt werden, indem die Vorzeichen der Argumente des Arcuscosinus und des Arcussinus untersucht werden. Da ein positiver Winkel einem nacheilenden Winkel entspricht, gilt folgendes zur Bestimmung, ob der Winkel voreilt oder nacheilt:

Arcuscosinus-Argument (+), Arcussinus-Argument (+) – Nacheilung zwischen 0 und 90 Grad;
Arcuscosinus-Argument (–), Arcussinus-Argument (+) – Nacheilung zwischen 90 und 180 Grad;
Arcuscosinus-Argument (–), Arcussinus-Argument (–) – Voreilung zwischen 90 und 180 Grad; und
Arcuscosinus-Argument (+), Arcussinus-Argument (–) – Voreilung zwischen 0 und 90 Grad.

Wenn Q, Y und die Effektivwerte für a(t) und b(t) verfügbar sind, kann daher der Phasenwinkel zwischen diesen Sinussignalen bestimmt werden.
Das oben beschriebene Verfahren zum Finden des Phasenwinkels gilt somit für jedes beliebige Paar von Spannungen oder Strömen. Um zum Beispiel den Winkel zwischen V_B und V_A zu bestimmen, müssen zwei Werte berechnet werden, nämlich der Mittelwert des Produktes zweier Signale (Q_VAB) und der Mittelwert des Produktes der beiden Signale, wobei V_A um 90 Grad verschoben ist (Y_VAB).
Wie oben erwähnt, tastet der Verbrauchszähler, der die bevorzugte Ausführung des Systems 20 enthält, V_A und V_B alle 60 Versorgungsspannungs-Zyklen 481 mal ab. Wenn das Produkt von V_A und V_B für jeden der 481 Abtastwerte berechnet und über ein Abtastintervall aufsummiert wird, kann am Ende des Abtastintervalls der Mittelwert des Produktes der beiden Signale, Q_VAB, berechnet werden. Für Q_VAB gilt folgende Gleichung:
wobei C ein Kalibrierungs-Skalierungsfaktor ist, der dazu verwendet wird, die Reduktion der Phasenspannungen auf einen messbaren Wert zu kompensieren.
Y_VAB erhält man auf ähnliche Weise aus:
wobei C für die Berechnung von YVAB dasselbe ist wie C für die Berechnung von QVAB und VA(n-2) die Spannung VA ist, die zwei Abtastwerte von dem Abtastwert VA(n) liegt.
Die Abtastung ist so konstruiert, dass zwei aufeinander folgende Abtastwerte eines Signals 44,91 Grad auseinander liegen. Wenn der Spannungs-Abtastwert von den zwei vorher liegenden Abtastwerten genommen wird, führt dies daher zu einer Phasenverschiebung von 89,82 Grad, also zu ungefähr 90 Grad.
Es muss darauf hingewiesen werden, dass anstatt verschobene Werte von V_A zu nehmen, die anderen Werte um 90° verschoben werden können, um den Phasenwinkel zu berechnen. Dies führt zu denselben Ergebnissen für den Y-Wert. Hierdurch wird jedoch die Vorzeichen-Information geändert, weil der Phasenwinkel um 180° verschoben wird. Bei dieser Implementation gelten die folgenden Vorzeichen-Beziehungen zwischen den Argumenten des Arcussinus und des Arcuscosinus:

Arccos (+), aresin (–) – Nacheilender Winkel zwischen 0 und 90 Grad;
Arccos (–), aresin (–) – Nacheilender Winkel zwischen 90 und 180 Grad;
Arccos (–), aresin (+) – Voreilender Winkel zwischen 90 und 180 Grad;
Arccos (+), aresin (+) – Voreilender Winkel zwischen 0 und 90 Grad.

Wenn die neuen Werte für die Phasenwinkel, die für die Toolbox-Anzeige benötigt werden, in jedem Abtastintervall berechnet werden müssten, müssten die zehn oben gezeigten Produkt- und Aufsummations-Terme in jedem Abtastintervall berechnet werden. Da zur Aufsummation aller zehn Terme in jedem Abtastintervall sehr viel Prozessor-Zeit und RAM benötigt werden, wird in jedem Abtastintervall vorzugsweise nur ein Paar von Termen berücksichtigt. Hierdurch wird der Einsatz von Prozessorzeit und RAM begrenzt, und es werden neue Phasenwinkel-Werte für die Toolbox-Anzeige alle fünf Abtastintervalle zur Verfügung gestellt.
In der bevorzugten Ausführung werden die Produkt-Terme in der folgenden Reihenfolge berechnet und aufsummiert:

1. Erstes Abtastintervall – V_A*, I_A und V_A(–90°), *I_A für Phasenwinkel I_A;
2. Zweites Abtastintervall – V_A*I_B und V_A(–90°)*I_B für Phasenwinkel I_B;
3. Drittes Abtastintervall – V_A*I_C und V_A(–90°)*I_C für Phasenwinkel I_C;
4. Viertes Abtastintervall – V_A*V_B und V_A(–90°)*V_B für Phasenwinkel V_B; und
5. Fünftes Abtastintervall – V_A*V_C und V_A(–90°)*V_C für Phasenwinkel V_C.

Nach dem fünften Abtastintervall beginnt die Sequenz erneut, mit der die erforderlichen Q- und Y-Werte für Phasenwinkel I_A aufsummiert werden. Die Abtastwerte für V_A werden während jedes Abtastintervalls gespeichert. Dies erfordert somit, dass in jedem Intervall zwei zusätzliche Werte für V_A gespeichert werden, nämlich die beiden vorherigen Werte für V_A.
In der bevorzugten Ausführung sind diese Funktionen in 68HC11-Assembler-Code implementiert. Die Multiplikation und Aufsummation dieser Produktterme erfolgt in den Abtast-Interrupt-Routinen der Eingangsstufe. Die Spannungswerte sind 8-Bit-Werte, und die Stromwerte sind 12-Bit-Werte. Da V_A immer an jeder der Multiplikationen beteiligt ist, bedeutet dies, dass einige der Produkte 8×8 Bit und einige 8×12 Bit sind. Da es wünschenswert ist, denselben Algorithmus für alle Multiplikationen zu verwenden, werden die 8-Bit-Werte auf 12-Bit-Werte erweitert, so dass in der bevorzugten Ausführung ausschließlich ein 8×12-Bit-Multiplikations-Algorithmus benutzt wird.
Die 8-Bit-Spannungswerte für V_B und V_C werden vorzeichenrichtig auf 12-Bit-Werte erweitert, so dass alle Multiplikationen und Aufsummationen von Produkttermen zum Finden der Phasenwinkel von zwei Algorithmen bearbeitet werden, einer für die Aufsummation von Produkttermen für den Y-Wert und einer für die Aufsummation von Produkttermen des Q-Wertes. Die vorzeichenrichtige Erweiterung der Spannungswerte V_B und V_C wird in jeder Abtastperiode durchgeführt. Dies macht spezielle Überprüfungen unnötig, um die Abtastintervalle zu identifizieren, in denen diese Werte benötigt werden, da sie während jedes Abtastintervalls gültig sind.
Alle 12-Bit-Werte für Strom und Spannungen werden vorzugsweise in 16-Bit-Registern im Speicher abgelegt, da der Speicher in Byte-Stufen unterteilt ist.
Die Abtastroutine in der Eingangsstufe muss eine Möglichkeit aufweisen, festzustellen, welcher Produktterm in jedem Abtastintervall zu berechnen ist. Eine Verbrauchszähler-Kennung wird vorzugsweise als Index verwendet, um auf den korrekten Wert für die Multiplikationen zuzugreifen, die für die Aufsummation der Q- und Y-Werte erforderlich sind.
Um die zwei Produktterme aufzusummieren, werden in der Speicherbelegung zwei Akkumulatoren vorgesehen. Die Größe jedes dieser Akkumulatoren ist gleich, da beide 8 × 12-Multiplikationen durchführen. Der größtmögliche aufsummierte Wert ist folgender:
Größter 8-Bit-Wert = 128
Größter 12-Bit-Wert = 2048
Größtes aufsummiertes Ergebnis = 481*128*2048 = 07 84 00 00 (hex)
Daher ist jeder Akkumulator vier Bytes lang, um das größtmögliche Ergebnis aufnehmen zu können. Es werden daher zwei Vier-Byte-Akkumulatoren vorgesehen, um jedes Paar von Produkttermen für jedes Abtastintervall aufzusummieren.
Am Ende jedes Abtastintervalls werden die Ergebnisse in den zwei Vier-Byte-Akkumulatoren in zwei Vier-Byte-Warteplätzen gespeichert, um auf die Verarbeitung durch die Hintergrund-Routinen zu warten, die erforderlich ist, um die Winkelberechnung während des nächsten Intervalls zu beenden.
Wenn die aufsummierten Paare am Ende eines Abtast-Intervalls zu den Warte-Registern übertragen wurden, finden im nächsten Abtast-Intervall im Hintergrund die restlichen Berechnungen statt, die zur Bestimmung des Pha senwinkels benötigt werden, während die Aufsummation für das nächste Paar im Vordergrund stattfindet. Diese Hintergrund-Routinen müssen ebenfalls eine Möglichkeit haben, festzustellen, mit welchem Paar aufsummierter Produktterme sie arbeiten. Für diese Hintergrund-Routinen wird eine separate Zähler-Kennung verwendet, die auf ähnliche Weise arbeitet, wie die Zähler-Kennung für den Abtast-Interrupt der Eingangsstufe. Es ist jedoch möglich, denselben Zähler zu verwenden, da diese Kennung immer einen Zählwert hinter der Zähler-Kennung für die Abtast-Interrupt-Routinen des Eingangs-Moduls ist.
Der in den 2, 3, 17A–B und 18A–B gezeigte Verbrauchszähler 34 in dem das System 20 der vorliegenden Erfindung vorzugsweise integriert ist, ist ein Halbleiter-Einfunktions-kW/kWh-Verbrauchszähler, der digitale Abtastverfahren nutzt, um zusätzlich zu den Diagnose-Informationen, die von dem System 20 der vorliegenden Erfindung erzeugt werden, herkömmliche Informationen über den kW/kWh-Bedarf, die Benutzungszeit und andere herkömmliche Echtzeit-Abrechnungs-Informationen bereitzustellen. Der Verbrauchszähler 34 wird vorzugsweise unter Verwendung von Software programmiert, die auf einem IBM-komptiblen Personal-Computer mit dem Betriebssystem MS-DOS läuft. Diese Software enthält die Logik, um den Anwender aufzufordern, Zähler-Konfigurations-Parameter bereitzustellen und enthält vorzugsweise die Installations-Eingabeaufforderungen, welche die vom Anwender definierten Parameter für die Diagnose liefern, die von dem System 20 der vorliegenden Erfindung unterstützt wird, so dass ein tragbarer Personal-Computer in einen Kommunikations-Anschluss am Verbrauchszähler eingesteckt werden kann, um den Verbrauchszähler bei der Installation zu programmieren.
Die 17A–B zeigen das Eingangs-Modul 44 des Verbrauchszählers 34, in das das System 20 der vorliegenden Erfindung vorzugsweise eingebaut ist. Das Eingangs-Modul 44 enthält vorzugsweise einen Motorola MC68HC11KA4 Mikroprozessor 140, der im Single-Chip-Modus läuft, einen eingebauten 8-Bit-A/D-Wandler 142, der als Spannungs-Wandler 26 in dem System 20 der vorliegenden Erfindung dient, 24 kBytes Festwertspeicher (ROM), 640 Bytes elektrisch löschbaren programmierbaren Festwertspeicher (EEPROM) und 768 Bytes Arbeitsspeicher (RAM), alle in 144 gezeigt. Der ROM- und der EEPROM-Speicher enthalten die Diagnose-Logik, und der RAM-Speicher dient als Speicher für die vorliegende Erfindung. Ein externer 12-Bit-A/D-Wandler, der in 146 gezeigt wird, dient als Strom-A/D-Wandler 28 für das System 20 der vorliegenden Erfindung.
Als Option kann im Eingangs-Modul 44 eine zusätzliche Fehlerbedingungs-Alarmfunktion implementiert werden. Diese Funktion nutzt eine Ausgangsleitung zu zum Beispiel einer externen Kommunikationsvorrichtung, die aktiviert werden kann, wenn eine Fehlerbedingung festgestellt wird. Die optionale Funktion kann von dem System 20 der vorliegenden Erfindung benutzt werden, um das Vorhandensein von Fehlerbedingungen für eine beliebige der vom System 20 der vorliegenden Erfindung durchgeführten Diagnosen zu aktivieren und mitzuteilen.
In das Eingangs-Modul 44 kann eine Options-Karte 146 eingebaut werden, um verschiedene Signale nach außen bereitzustellen. Zum Beispiel kann der Fehlerbedingungs-Alarm einem mit geringem Strom betriebenen Halbleiter- oder Quecksilber-Relais zugeordnet werden, um anzuzeigen, dass ein oder mehrere Diagnosefehler festgestellt wurden. Weitere bekannte Zusatzfunktionen, wie eine automatische Ablesung des Verbrauchszählers oder eine Echtzeit-Abrechnung, können auf der Options-Karte 146 oder auf einer ähnlich konfigurierten Options-Karte, die mit dem Eingangs-Modul 44 benutzt wird, implementiert werden.
Mit Bezug auf die 18A–B enthält das Register-Modul 48 des Verbrauchszählers 34, in das das System 20 der vorliegenden Erfindung vorzugsweise eingebaut ist, einen NECuPD75316GF Single-Chip-Mikroprozessor 148, der 16 kBytes ROM enthält, die in 150 gezeigt werden, 512×4 Bits RAM, die in 152 gezeigt werden, und einen 96-Segment-LCD-Display-Treiber 154, der zur Ansteuerung eines LCD-Displays 156 geeignet ist, zum Beispiel des in 3 gezeigten und in der bevorzugten Ausführung des Verbrauchszählers 34 benutzten speziellen Typs von Display 33.
Serielle Daten werden zwischen dem Eingangs-Modul 44 und dem Register-Modul 48 über eine synchrone serielle Vierdraht-Datenverbindung übertragen, die als 158 in den 17A–B, bzw. 160 in den 18A–B gezeigt wird. Das Eingangs-Modul überwacht und aktualisiert den Status aller von dem System 20 der vorliegenden Erfindung durchgeführten Diagnosen und überträgt regelmäßig (vorzugsweise einmal pro Sekunde) über die oben beschriebene serielle Kommunikationsverbindung diese Zustände an das Register-Modul 48 zur Anzeige, sowie zur Speicherung von flüchtigen Daten bei einem Stromausfall. Zusätzlich dazu wird jeder Momentanwert, der zur Anzeige in der Toolbox-Anzeige der vorliegenden Erfindung benötigt wird, vom Eingangs-Modul nach Bedarf zum Register-Modul übertragen. Das Eingangs-Modul 44 überträgt auch verschiedene andere herkömmliche Zähler-Informationen zum Register-Modul 48, wie z. B. die in den letzten 60 Netzspannungs-Zyklen registrierte Energiemenge (in kWh), sowie deren Richtung (geliefert oder empfangen), den aktuellen Bedarf und Intervall-Ende-Informationen.
Informationen, die vom Register-Modul 48 zum Eingangs-Modul 44 übertragen werden, sind typischerweise regelmäßige Informationen über den Status der Register des Zählers.
Mit erneutem Bezug auf die 17A–B ermöglicht das Eingangs-Modul 44 die Messung der Spannung pro Phase, von Strom und Watt für ein Abtastintervall (60 Netzspannungs-Zyklen). Wie oben beschrieben, führt das Eingangs-Modul vorzugsweise 481 Abtastungen pro 60 Netzspannungs-Zyklen durch, was 481 Hz entspricht, wenn die Netzspannungs-Frequenz 60 Hz beträgt, und ungefähr 401 Hz, wenn die Netzspannungs-Frequenz 50 Hz beträgt. Die Abtastfrequenz wird alle 60 Zyklen auf der Basis der gemessenen Netzfrequenz neu berechnet. Wie oben beschrieben, werden die Diagnose-Funktionen der vorliegenden Erfindung, einschließlich der Bestimmung des Momentanstroms pro Phase, von Spannung, Watt und Phasenwinkel vorzugsweise vom Eingangs-Modul 44 durchgeführt, wenn das System in einen Verbrauchszähler des in 3 gezeigten Typs eingebaut ist.
Mit erneutem Bezug auf die 3 und 18A–B führt das Register-Modul vorzugsweise die Funktion der Ansteuerung des LCD-Displays 33 im Verbrauchszähler 34 aus. Wie oben beschrieben, kann die Toolbox-Anzeige der vorliegenden Erfindung implementiert werden, indem für eine vordefinierte Zeitdauer ein Display-Umschalter (nicht gezeigt) aktiviert wird. Wenn dieser aktiviert wird, ist der Toolbox-Anzeige-Modus eingeschaltet, und die Anzeige lässt die Toolbox-Anzeige-Liste durchrollen, wie oben beschrieben. Während der Toolbox-Anzeige blinkt das Symbol "TEST" vorzugsweise kontinuierlich, und die Watt-Scheiben-Nachbildung, die unten in der Anzeige 33 als fünf rechteckige Symbole gezeigt wird, rollt mit einer Rate von ungefähr einer Umdrehung alle 1,33 Sekunden durch. Die Richtung der Watt-Scheiben-Nachbildung ist gleich der Richtung des Energieflusses für die angezeigte Phase (von links nach rechts bei Energieverbrauch, von rechts nach links, wenn Energie geliefert wird). Der Verbrauchszähler verlässt den Tollbox-Anzeige-Modus, wenn das Ende der Anzeige erreicht ist und der Anzeigen-Umschalter nicht mehr aktiviert ist. Es muss darauf hingewiesen werden, dass wie oben beschrieben der Verbrauchszähler weiterhin alle normalen Zählerfunktionen durchführt, während die Toolbox-Anzeige-Sequenz aktiv ist.
Wenn der Anzeigen-Umschalter nicht aktiviert ist, arbeitet die Zähler-Anzeige 33 im normalen Anzeigemodus des Verbrauchszählers 34.
Die Kommunikation zum oder vom Verbrauchszähler kann auch durch das Eingangs-Modul 44 über die Verbindung mit der optischen Schnittstelle 162 durchgeführt werden.
Somit liefert das eingebaute Diagnose-Paket des elektronischen Verbrauchszählersystems der vorliegenden Erfindung die Fähigkeit, einen kontinuierlichen Selbsttest der internen Komponenten des Verbrauchszählers durchzuführen, sowie Service-Personal über jeden erkannten Fehler zu informieren, ohne den Betrieb des Verbrauchszählers zu unterbrechen. Das System liefert auch die Fähigkeit, ständige System-Diagnose-Überprüfungen durchzuführen und die Ergebnisse dieser Diagnosen anzuzeigen, um Service-Personal während oder nach der Installation des Verbrauchszählers mit zugehörigen Diagnose-Daten zu versorgen.
Das System bietet die Flexibilität, es dem Anwender zu erlauben, das System zu programmieren, um die Funktionen und Parameter auszuwählen und zu definieren, die für die spezielle Art des elektrischen Services geeignet sind, die von der Zähler-Installation unterstützt wird.
Schließlich erlaubt die Toolbox-Anzeige-Funktion der vorliegenden Erfindung eine regelmäßige Anzeige wertvoller Informationen bezüglich der internen Funktionen des Verbrauchszählers, sowie der Beschaffenheit des vom Zähler unterstützten elektrischen Services, wieder ohne Unterbrechung des Normalbetriebs und des Zähler-Betriebs.

Claims

Elektronischer Elektrizitätsverbrauchszähler (34) des Typs, der verwendet wird, Messdaten von einem Kunden-Standort zu sammeln, wobei der Elektrizitätszähler folgendes umfasst: (a) ein Paket zur Diagnose des elektrischen Systems, das folgendes umfasst: (i) einen Mikroprozessor (44); (ii) Speicher (45), der in geeigneter Weise an den Mikroprozessor (44) angeschlossen ist; und (b) Mittel (24) zur Speicherung von Verbrauchsdaten, die für den Elektrizitätsverbrauch an dem Ort, an dem der Elektrizitätszähler installiert ist, repräsentativ sind, dadurch gekennzeichnet, dass der elektronische Verbrauchszähler von dem Typ ist, der in eine Zähler-Fassung eingesteckt wird, und dadurch, dass das Paket zur Diagnose des elektrischen Systems weiterhin eine Logik (30) enthält, um automatisch die Art des elektrischen Systems zu bestimmen, in dem der Verbrauchszähler installiert ist.
Verbrauchszähler nach Anspruch 1, der weiterhin Mittel enthält, um den Verbrauchszähler in einer Fassung anzuschließen, die an einem Ort installiert wurde, an dem der elektrische Service bereitgestellt wird, und an dem der Verbrauch auf der Grundlage von Daten zu bestimmen ist, die von dem Verbrauchszähler erfasst und in ihm gespeichert werden.
Verbrauchszähler nach Anspruch 2, wobei die Mittel zum Anschluss des Verbrauchszählers an eine Fassung eine Grundplatte enthalten, an denen Verbinder vom Stecker-Typ angebracht sind, und wobei die Fassung Mittel zur Aufnahme und zum Festhalten der Verbinder aufweist.
Elektronischer Verbrauchszähler nach einem der Ansprüche 1 bis 3, der weiterhin Logik (46) enthält, um Spannungs-Informationen des elektrischen Systems zu ermitteln, dessen Verbrauch damit gemessen wird.
Elektronischer Verbrauchszähler nach Anspruch 4, wobei die Logik (46) zur Ermittlung von Spannungs-Informationen des elektrischen Systems Logik zur Bestimmung des Phasenwinkels mindestens eines Spannungszeigers bezogen auf einen ausgewählten Basis-Spannungszeiger enthält, und wobei die Logik zur Bestimmung der Art des elektrischen Services Logik zum Vergleichen des Spannungs-Phasenwinkels des mindestens einen Zeigers bezogen auf den gewählten Basis-Zeiger mit einem Satz vorher festgelegter Spannungszeiger-Winkel für verschiedene mögliche Arten des elektrischen Services und zur Bestimmung der Art des elektrischen Services, falls vorhanden, als Funktion des Spannungszeiger-Winkels enthält.
Elektronischer Verbrauchszähler nach Anspruch 5, wobei die Logik zur Bestimmung (30) der Art des elektrischen Services eine solche Bestimmung auf der Grundlage des Winkels zwischen dem Spannungszeiger der letzten Phase oder dem Nulleiter-Spannungszeiger, V_c, und dem Spannungszeiger der ersten Phase, V_a, sowie dem vordefinierten Formfaktor des Verbrauchszählers (34) durchführt.
Elektronischer Verbrauchszähler nach Anspruch 6, wobei die Logik (46) zur Bestimmung des Phasenwinkels des mindestens einen Zeigers bezogen auf einen ausgewählten Basis-Zeiger Logik (45) enthält, um aufsummierte digitale Werte, die dem für den Basis-Zeiger X_B gemessenen Augenblickswert entsprechen, zu speichern, und um die aufsummierten digitalen Werte, die dem für einen anderen ausgewählten Zeiger, X_N, gemessenen Augenblickswert entsprechen, zu speichern, und um für eine vordefinierte Zeitdauer die Effektivwerte für X_B und X_N zu bestimmen, die mit X_B(eff) bzw. X_N(eff) bezeichnet werden, und um das Produkt, P, aus X_B(eff) und X_N(eff) zu bestimmen, und um den Mittelwert, Q, des Produktes der beiden Sinussignale zu bestimmen, die X_B und X_N entsprechen, und um den Mittelwert, Y, des Produktes der beiden Sinussignale, die einer verschobenen Version von X_B, bezeichnet mit X_B(–90), entsprechen, zu bestimmen.
Elektronischer Verbrauchszähler nach Anspruch 7, wobei die Logik (46) weiterhin Logik zur Bestimmung der Größe des Phasenwinkels eines Zeigers bezogen auf den ausgewählten Basis-Zeiger, 0, enthält, die arccos(Q/P) ist.
Elektronischer Verbrauchszähler nach Anspruch 8, wobei der Basis-Zeiger, X_B, der Spannungszeiger der ersten Phase ist, und wobei der andere ausgewählte Zeiger, X_N, der Spannungszeiger der letzten oder der Neutralleiter-Phase ist.
Elektronischer Verbrauchszähler nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Logik (30) zur automatischen Bestimmung der Art des elektrischen Services, in dem der Verbrauchszähler (34) installiert wurde, eine solche Bestimmung während der Initialisierung des Verbrauchszählers bei der Installation des Verbrauchszählers in der Fassung durchführt.
Elektronischer Verbrauchszähler nach Anspruch 10, wobei die Logik (30) zur automatischen Bestimmung des elektrischen Services, in dem der Zähler installiert ist, eine solche Bestimmung bei einer Neukonfiguration des Verbrauchszählers (34) durchführt, während der Verbrauchszähler in der Fassung installiert ist.
Elektronischer Verbrauchszähler nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Logik (30) zur Bestimmung des elektrischen Services, in dem der Zähler installiert ist, eine solche Bestimmung im Normalbetrieb des Verbrauchszählers (34) automatisch regelmäßig durchführt, während der Verbrauchszähler Verbrauchsdaten sammelt.