NO160276B - Elektronisk maaler for aktiv resp. reaktiv energi i et trefase-nett. - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører en elektronisk

måler for måling av aktiv og reaktiv energi i et trefase-nett,

og mer spesielt en elektronisk måler av den type som omfatter flere strøm- og spennings-omformere forbundet med en regneinnretning.

Uttrykket strøm- eller spennings-omformer som brukes her, betyr en innretning som transformerer en strøm eller en spenning i nettet til et signal hvis amplityde er kompatibel med de anvendte målekretser.

En elektronisk innretning for måling av energi er beskrev-

et i fransk patent nr. 2.063.562, og denne innretningen leverer pulser hvis antall representerer den energi som skal måles.

Ved måling av aktiv og reaktiv energi i et trefase-nett

med fire ledninger, er det videre vanlig å bruke en måler med tre mellomfase spennings-transformatorer og tre strøm-transformatorer, og i tilfelle av et nett med tre ledninger, så brukes to mellomfase spennings-transformatorer og to strøm-transformatorer.

I begge tilfeller er det antall transformatorer som brukes, høyt.

Formålet med den foreliggende oppfinnelse som baserer seg

på et prinsipp maken til det som er beskrevet i fransk patent nr. 2.063.562, er derfor å tilveiebringe en ny elektronisk mål-

er som er istand til samtidig å måle aktiv energi og reaktiv energi i et trefase-nett med et begrenset antall transformatorer.

Ifølge oppfinnelsen er det tilveiebrakt en elektronisk måler for måling av aktiv og reaktiv energi eller effekt i et trefasenett, omfattende flere strøm- og spenningsomformere, en rekke enfase-energidetektorer som hver har en første inngang koplet til en strømomformer og en andre inngang koplet til en spenningsomformer, og som frembringer energipulser hvis antall representerer den energi som er detektert av denne enfase-detektoren, og en telleanordning innrettet for å motta energipulsene, og måleren er kjennetegnet ved at for å måle aktiv og reaktiv energi eller effekt på et nett med fire ledninger omfatter spenningsomformerne bare transformatorer for nettets tre enfase-spenninger, idet energidetektorene tilveiebringer pulser hvis frekvenser henholdsvis er proporsjonale med størrelsene ^i.v\, ^i-^2> ^2-^2» ^2-^3» ^3-^3 C( 3 ^3-^1» hvor ~ 11, <?>2 °9 ^3 betegner f asestrømmene og V^, V2 og ^3 betegner fasespenningene, samt ved at telleanordningen innbefatter en mikroprosessor og omfatter en anordning for fortløpende regnskap som styres av pulsene som leveres av energidetektorene for å tilveiebringe målingene av den søkte aktive og reaktive energi og effekt.

Eventuelt kjennetegnes måleren ved at for å måle aktiv og reaktiv energi eller effekt på et nett med tre ledninger omfatter spenningsomformerne bare transformatorer for to fase-til-fase-spenninger i nettet, idet energidetektorene tilveiebringer pulser hvis frekvenser henholdsvis er proporsjonale med størrelsene i en ^'i-^'i3» ^'l-^'23»~^'l-^'l3'

"f'2. ti123 0<3 -^'2i<U>,>13» hvor ^'1 og ^' 2 er strømmene i de to fasene og <ff>'13 og ti'23 er f ase-til-f ase-spenningene mellom hver av disse fasene og den tredje fasen, samt ved at telleanordningen innbefatter en mikroprosessor og omfatter en anordning for fortløpende regnskap som styres av pulsene som leveres av energidetektorene for å tilveiebringe målingene av den søkte aktive og reaktive energi og effekt.

I tilfelle av et spenningsbalansert nett med fire ledninger kan den aktive energi P og den reaktive energi Q uttrykkes på formen:

der 1^, I2 og 1^ er fasestrommene, V^, V og V^ er fase-spenningene og U..., U23 °9 U3i er ^ellomfase-spenningene.

Antas det at nettverket er spennings-balansert, kan man videre skrive:

Siden dessuten U12 = W1 - V2' "23 = V2" V3 09 "^31 =

V3 - V^, følger det av ligningene (2) og (3) at:

Hvis <l>^.<V>^<»> ^^ 2' ^2<*>^2' ^2'^3' ^3'"^3' °<9> "*V^1 henholdsvis betegnes som W^, V^, W^, W^, W,, og W^, kan ligningene (1) og (4) skrives:

I tilfelle med et balansert nett med fire ledninger er det således for måling av aktiv og reaktiv energi tilstrekkelig at spenningsomformerne omfatter bare transformatorer for de tre enkle nettspenninger (v^, V^, ). Det er en oppgave for de linjetransformatorer som allerede er tilstede og til hvilke høyspennings-tilkoblingen til måleren blir foretatt. Med hensyn til systemet som i tillegg bruker tre mellomfase spennings-omformere er utbyttet ved måleren ifølge oppfinnelsen, tre transformatorer. Seks enkeltfase energifølere er nødvendige for å levere de signaler som representerer W-^ til Wg, dvs. pulstog hvis sekvenser er proporsjonale med henholdsvis energiene Wx til Wg.

I tilfelle av et spenningsbalansert nett med tre ledninger kan den aktive energi P' og den reaktive energi Q' uttrykkes på formen:

der I'^, I'2 og I'^ er fasestrømmene og U'12' ""^'23 og U'31

er mellomfase-spenningene.

følger det at:<H>vis<T>^.<lT>'^, ' T' 1^ 23. ^'^' w ^ 2^ 23 °<9> ^ 2^ 13 henholdsvis betegnes som W'^ W2, W'^, W'^ og W'5, kan ligningene (!') og (4<*>) skrives:

I tilfelle av et balansert nett med tre ledninger er det for å måle aktiv og reaktiv energi derfor tilstrekkelig at spenningsomformerne omfatter bare linjetransformatorer for de to mellom-fasespenninger (^'^3 og U^^K Mec^ hensyn til et system som ville bruke to mellomfase spenningsomformere i måleren, er utbyttet to spennings-transformatorer. Fem enkeltfase energi-følere er nødvendig for frembringelse av de signaler som representerer W'^ til Wj., dvs. pulstog hvis frekvenser er proporsjonale med energiene henholdsvis W<*>^ til W'^.

De pulser som leveres av alle følerne representerer fortrinnsvis hver en lik energistørrelse i absolutt verdi. For å

forenkle behandlingen av disse pulsene ved hjelp av innretningen og for å ta hensyn til koeffisienten *s som opptrer i ligningene (5) og (5'), er det tilveiebragt en anordning for å dividere med 2 frekvensen av de pulser som leveres av enkeltfase-følerne

som avføler de energier som utgjør komponenter av den søkte aktive energi.

Hver enkeltfase energiføler omfatter også fortrinnsvis

to pulsavgiveåde utganger, en avgir pulser som leveres av føl-eren for å representere en positiv energi, den andre pulser som representerer en negativ energi i samsvar med retningen av energi-overføring på nettet. I resten av denne teksten blir disse utganger hensiktsmessig kalt den positive utgang og den negative utgang uten noen begrensning med hensyn til polari-teten av det signal som de leverer.

Den enkle og direkte hensyntagen til de positive og negative energipulser i positive og negative energi-akkumulerende registere vil ikke ha noen fysisk betydning, mens de størrelser P og Q eller P' og Q' som uttrykkes ved ligningene (5) og (5'), uav-hengig av deres fortegn omfatter flere komponenter som kan være positive eller negative. Ifølge et kjennetegn ved måleren i henhold til oppfinnelsen så blir en energipuls med et spesielt fortegn, når den avføles av regneinnretningen, brukt til å kansellere virkningen av en av de forutgående energipulser av motsatt fortegn, eller til på forhånd å ta hensyn til en følg* ende energipuls av samme fortegn i et akkumulerings-register. For dette formål omfatter regneinnretningen: et tendensregister for aktiv energi som styres av de aktive energipulser som leveres av de enkeltfasefølere som avføler de energier som ut-gjør komponenter av den søkte aktive energi, idet dette tendens-register utvikler seg i én retning mellom en negativ yttertilstand og en positiv yttertilstand som reaksjon på positive energipulser, og i den motsatte retning som reaksjon på negative energipulser, hvilket tendens-register er istand til å innta minst én mellomtilstand mellom sine yttertUstander, et akkumulerings-register for positiv aktiv energi hvis innhold blir inkrementert som reaksjon på hver positiv aktiv energipuls mens tendens-registeret for aktiv energi er i sin positive yttertilstand, og et akkumulerings-register for negativ aktiv energi hvis innhold blir inkrementert som reaksjon på hver negativ aktiv energipuls mens tendens-registeret for aktiv energi er i sin negative yttertilstand.

For bestemmelse av reaktiv energi er det på samme måte tilveiebragt et tendens-register for reaktiv energi, et akkumulerings-register for positiv reaktiv energi og et akku-muleringsregister for negativ reaktiv energi maken til de som er tilveiebragt for bestemmelse av aktiv energi.

Andre kjennetegn og fordeler ved den elektroniske måler ifølge oppfinnelsen vil fremgå av den følgende beskrivelse av et ikke begrensende eksempel under henvisning til de vedføyde tegninger, der: Figur 1 er et blokkskjema over en utførelsesform av en elektronisk måler ifølge oppfinnelsen i tilfelle av et nett med fire tråder; Figur 2 er et mer detaljert blokkskjema over en energi-føler som utgjør en del av måleren på figur 1; Figur 3 illustrerer prinsippet for behandlingen av energipulsene ved hjelp av regneinnretningen; Figurene 4 til 6 viser flytskjema vedrørende forskjellige program som utføres i regneinnretningen; og

Figur 7 er et delvis blokkskjema over en utførelsesform

av en elektronisk måler ifølge oppfinnelsen i tilfelle av et nett med tre tråder.

Måleren på figur 1 har til hensikt å bestemme aktiv og reaktiv energi som forbrukes (éller tilbakeføres) av en forbruker som er tilkoblet et spenningsbalansert nett med fire ledninger, og omfatter en måleinnretning 10 og en regneinnretning 20.

Tre spenningsomformere CV1, CV2 og CV3 leverer spenninger

v^, v^ r som er proporsjonale med enkeltspenningene V^, V2 og V3 i nettet. På i og for seg kjent måte utgjøres hver omformer av en spenningstransformator (TVI, TV2, TV3), hvis primærvikling er koblet mellom den tilsvarende fase (Phi, Ph2, Ph3) og nøy-tral-lederen N, og hvis sekundærvikling er koblet til klemmene på en spenningsdeler. Spenningen V^, V2» V^ blir tatt fra et mellomliggende punkt på spenningsdeleren ved hjelp av en innskutt regulerbar motstand R-^, R2, R3 med høy impedans.

I tillegg leveres tre strøm-omformere (CI1, C12, C13) spenninger i^, i2, i^ som er proporsjonale med størrelsene av strømmene "T^, Itj, ~I^ i fasen Ph^, Ph2, Ph3- På kjent måte omfatter hver omformer CI1, CI2, CI3 en transformator TII, TI2, TI3 hvis primærside er koblet til en vikling Ell, EI2, EI3 som er forbundet med den respektive fase, og hvis sekundærside er forbundet over en shuntmotstand Shl, Sh2, Sh3 ved hvis klemmer

spenningen i^, i^, i^ er tilgjengelig. Transformatorene TVI,

TV2 og TV3 og viklingene Ell, EI2 og EI3 er på plass i linjen

og utgjør ingen del av måleren, som er forbundet med nettet som vist ved den prikkede linje som avgrenser måleinnretningen 10.

Måleapparatet 10 omfatter seks energifølere DEI til DE6

som leverer pulser med frekvenser proporsjonale med størrelsene W, til W,, som er definert ovenfor. For dette formål mottar

16 -»■ følerne DEI til DE6 følgende respektive spenningspar: (i^, v^,), ( ij^, "^2) # (# ^2) / (<i>2, ), (i^, "v^ ) og (<T>^, "v^) . Hver føler DEI til DE6 har en positiv utgang til og en negativ utgang W^- til Wg-. De pulser som leveres av hver detektor, opptrer ved dens positive utgang når den målte energi blir tatt fra nettet av forbrukeren og på dens negative utgang når den målte energi blir matet tilbake til nettet av forbrukeren. En spesiell utførelsesform av en energiføler, f.eks. DEI, er vist på figur 2, idet de andre følerne DE2 til DE6 er identiske med

DEI.

Energiføleren DEI omfatter en første inngang som mottar

den spenning i^ som leveres av omformeren CI1 og en annen inngang som mottar den spenning V, som leveres av omformeren CV1. Spenningen i^ blir tilført en inngang på en analog multipliserings-anordning Ml, mens spenningen V^ blir tilført den andre inngangen på denne multipli serings-anordningen, enten akkurat som den er via en koblings-anordning INT1 eller faseinvertert 180° ved hjelp av en mellomliggende krets som omfatter en koblings-anordning INT'l og en faseinverter INV1. Koblings-anordningene INT1 og INT'l er f.eks. faststoff-brytere som styres i synkronisme ved hjelp av et inverterings-signal S^nv slik at én er lukket mens den andre er åpen. Signalet Sinv blir generert ved hjelp av en generator Gl i form av et tog med rektangulære pulser av fast frekvens F. som definerer like varigheter av åpning og

inv

lukning av hver av koblings-anordningene INT1 og INT'l. Det analoge signalet W, som frembringes ved utgangen av multipliserings-anordningen Ml og som er proporsjonalt med v^.i^ blir tilført en inngang til spennings-omformer CTF1 for å bli om-formet til et signal W'^ som utgjøres av et tog av elementær-pulser hvis frekvens er proporsjonal med v^.i^. Disse pulsene blir tilført klokkeinngangen på en reversibel teller CD1 hvis telleretning blir styrt av inverterings-signalet Sinv som til-

føres opp/ned-styreinngangen c/d. To dekodere DEC1, DECl er koblet i parallell til utgangene fra opp/ned-telleren CD1. Dekoderen DECl leverer en puls ved utgangen W, + når innholdet av opp/ned-telleren CD1 når en første forutbestemt verdi N^, mens dekoderen DECl leverer en puls ved utgangen W^- når innholdet av opp/ned-telleren CD1 når en annen forutbestemt verdi N'l. Disse pulsene styrer ved hjelp av en innskutt ELLER-port 01 tilbakestillingen av telleren til.en innledende forutbestemt verdi NO som er lagret i et register RG1. Verdiene N'l, NO og NI er slik at N'1<N0<N1.

Når ingen strøm flyter i shunt-motstanden Shl, er i^ null, og utgangen fra multipliserings-anordningen Ml er normal på nullnivå. Omformeren CTFl frembringer da pulser ved en grunn-frekvens Fg. Under hver periode av inverterings-signalet blir det samme antall pulser suksessivt tellet opp (eller tellet ned), så tellet ned (eller tellet opp). Frekvensene Fq og F^nv og verdiene NO, NI og N'l blir valgt slik at telleren når den er tilbakestilt til verdien NO, ikke når noen av verdiene NI eller N'l.

Når en strøm flyter i shunten, er der en korrelasjon mellom strømmen og spenningen. I avhengighet av denne strømmens retning vil multipliserings-anordningen Ml frembringe en spenn ning hvis amplityde i løpet av den første halvperiode av S^nv som svarer til lukning av INT1 og til drift av CD1 i opp-telleretningen, vil være større eller mindre enn amplityden av den spenning som frembringes under den annen halvperiode av S. som svarer til lukning av INT'l og til drift av CD1 i ned-inv

telleretningen. I det første tilfelle er frekvensen av elementærpulsene W'^ større under den første halvperiode av S^nv enn under den annen, og innholdet av CD1 øker mot verdien Ml og når denne verdien blir nådd, blir en positiv energipuls E1+ frembragt ved utgangen W^+, telleren CD1 blir tilbakestilt til verdien NO og prosessen gjentas, idet pulsene opptrer ved en sekvens som er proporsjonal med W^. I det andre tilfelle er frekvensen av elementærpulsene W 1^ større under den annen halvperiode av S. enn under den første, og innholdet av

mv

CD1 avtar mot verdien N'^ og når denne verdi nåes blir en negativ puls E^- frembragt ved utgangen W^-, telleren CDl blir tilbakestilt til verdien NO og prosessen blir gjentatt, idet

pulsene E^- opptrer ved en frekvens proporsjonal med W^.

På tilsvarende måte blir positive energipulser E- + til

Eg+ levert ved utgangene W2+ til Wg+ ved frekvenser som er proporsjonale til størrelsene W2 til Wg og negative energipulser E2~ til Eg- blir levert ved utgangene W2~ til Wg- ved frekvenser som er proporsjonale med størrelsene W_ til W-. Alle pulsene E^+ til Eg+ og E^- til Eg- representerer den samme energi-størrelse i absolutt verdi.

Disse forskjellige pulsene blir overført til regneinnretningen 20 hvor de søkte aktive og reaktive energier blir be-regnet ved å anvende ligningene (5) ovenfor. For å ta hensyn til den koeffisienten *$ som opptrer i disse ligningene foran summen + V*2 + W^, og for å forenkle beregningen, blir frekvensen av pulsene (E1+, E.^-), (E3+, E3~) °9 (Eg+, E5~) dividert med to ved hjelp av frekvens-delere DFl, DF3 og DF5 som er koblet til de respektive utganger av DEI, DE3 og DE5 (figur 1). Regneinnretningen mottar således pulser hvis frekvenser er proporsjonale med henholdsvis W^/2, V*2, W3/2, W4, W5/2 og Wg. Ved å velge identiske verdier av NI for alle energifølerne

blir de positive energipulser som mottas av regneinnretningen proporsjonale med W^/2, V*2, W3/2, V*4, W../2 og Wfi med den samme proporsjonalitets-koeffisient K+. Ved likeledes å velge tilsvarende like verdier av N'^, blir de negative energipulser som mottas av regneinnretningen proporsjonale med W^/2, V*2, ,

W4' W5/</>^ °9 W6 mec* samme propors jonalitets-koef f isient K-.

Hvis N1-N0 = NO - N'l, er koeffisientene K+ og K- lik hver-andre. Hvis derimot NI - NO ikke er lik NO - N'l, er disse koeffisientene forskjellige. Hvis f.eks. NI - NO = K (NO - N'l), er frekvensen av de negative energipulsene K ganger høyere enn frekvensen av de positive energipulsene for den samme absolutt verdi av energien. Dette faktum vil bli tatt i betraktning enten ved å dele frekvensen av de negative energipulsene med verdien K før de tilføres regneinnretningen, eller ved å ta i betraktning bare én negativ energipuls i K ved øyeblikket for innføring av disse energipulser i regneinnretningen.

Heretter vil det bli antatt, med mindre det motsatte blir sagt, at K+ = K-, dvs. at alle energipulsene som er av samme frekvens, representerer den samme energistørrelse i absolutt verdi.

Regneinnretningen 20 (figur 1) omfatter en mikroprosessor MP tilordnet et programlese-lager ROM, et direkte-lager RAM og inngangs/utgangs-kretser. I det tilfelle hvor mikroprosessoren ikke har noe internt lager, kan det tilveiebringes en multi-pleks-samleledning eller -buss B på hvilke data og lavnivå-adresser samtidig blir overført. Et adresselager MA som utgjøres av en samling bistabile vipper, tillater lagring av adressene på bussen B ved et tidspunkt som bestemmes av et signal ALE frembragt av mikroprosessoren MP.

Programlageret ROM har sine lavnivå-adresseinnganger koblet til MA og sine høynivå-adresseinnganger koblet direkte til mikroprosessoren MP. Dens datautganger er koblet til bussen B, idet ordren for utskrivning på bussen blir levert ved hjelp av et signal PSEN av mikroprosessoren.

Direktelageret RAM har sine adresseinnganger koblet til MA og sine datainnganger og utganger koblet til bussen B. Ordrene for innskrivning i og utledning fra bussen B blir gitt ved hjelp av signaler RD og WR som frembringes av mikroprosessoren

MP.

Inngangs/utgangs-kretsene omfatter en lagringsinnretning for lagring av de energipulser som mottas fra måleinnretningen 10. Denne lagringsinnretningen omfatter f.eks. to tre-tilstands buffer-registere, et RTA som mottar de pulser som frembringes ved utgangene fra frekvens-delerne DFl, DF3, DF5 og som tjener til å bestemme den aktive energi, og den andre RTR som mottar de pulser som frembringes ved utgangen fra energidetektorene DE2, DE4 og DE6. De gjenværende innganger til registeret RTA

og til registeret RTR kan brukes for innmatning av signaler ved-rørende, og som frembringes av en krets TAR som mottar konven-sjonelle signaler som indikerer forandringen av tariffperioden. Utvelgelsen av registerne RTA og RTR blir bevirket ved hjelp av respektive styresignaler som frembringes av mikroprosessoren MP og utmatningen av innholdet av disse registerne på bussen B

blir styrt ved hjelp av signalet RD.

Inngangs/utgangs-kretsene omfatter også en lagringsinnretning som er koblet mellom bussen B og en fremvisnings-innretning DIS som utgjøres av en gruppe med syv segment-tegn eller enheter. Fremvisnings-innretningen er f.eks. multi-plekset. I et første tidsintervall blir en gruppe med binær-signaler som representerer tilstandene til segmentene, lagret i et lager MSG som utgjøres av en gruppe bistabile kretser og som velges ved hjelp av et spesielt styresignal frembragt av mikroprosessoren. Så blir en gruppe signaler som representerer tilstandene til tegnene lagret i et lager MDG som også utgjøres av en gruppe bistabile kretser og som velges ved hjelp av et spesielt styresignal frembragt av mikroprosessoren. Ordren for lagring i lagrene MSG og MDG blir gitt ved hjelp av signalet

WR.

Mikroprosessoren MP har ytterligere fire utganger som er koblet til relé-kretser LP<+>, LP~, LQ<+> og LQ . For å frembringe pulser ved de respektive utganger fra måleren som representerer den målte aktive positive energi P+, aktiv negativ energi P , reaktiv positiv energi Q<+> og reaktiv negativ energi Q .

Endelig er mikroprosessoren koblet til en krets CG som på kjent måte funksjonerer som en overvåkning, til et krystall som frembringer den indre klokkes frekvens og til to klemmer som leverer referanse- og forsynings-spenninger.

Oppbygningen av den her beskrevne regneinnretningen, er bare én spesiell utførelsesform. Ethvert annet mikroprosessor-behandlings-system som muliggjør de samme resultater, kan brukes.

Før visse av de operasjoner som utføres av regneinnretningen 20, beskrives mer detaljert, skal en foretrukket fremgangsmåte til behandling av energipulsene beskrives under henvisning til figur 3.

For bestemmelse av den aktive energi tar man i betraktning pulsene E^ E^ E5 +, E^-, E3 og E,. etter at deres frekvens er dividert med to. Hver positiv energipuls blir til-ført en inngang til et tendens-register RTP for aktiv energi, mens hver negativ energipuls blir tilført en annen inngang til registeret RTP. Registeret RTP kan utvikle seg i den ene eller annen retning mellom en negativ yttertilstand og en positiv yttertilstand. I den positive yttertilstanden leverer registeret RTP et indikator-signal som åpner en port E2 for hver mottatt positiv energipuls, mens registeret i den negative yttertilstand leverer et indikatorsignal som åpner en port E3 for hver negativ energipuls som mottas. Registeret RTP kan innta minst en og fortrinnsvis flere mellomtilstander mellom sine yttertilstander. Antas det at registeret RTP er i sin positive yttertilstand, og en positiv energipuls blir mottatt, blir denne puls tatt i betraktning via porten E2 og tellet i et akkumulerings-register RCP<+> for den positive aktive energi, men hvis en negativ energipuls blir mottatt, blir denne pulsen ikke tatt i betraktning men bringer registeret RTP i mellom-tilstanden nærmest den positive ytterverdi. Hvis den følgende mottatte puls er positiv, blir den i dette tilfelle ikke tatt i betraktning, men tilbakefører registeret RTP til dens negative yttertilstand, og hvis denne følgende mottatte puls er negativ, bringer den registeret RTP ytterligere ett trinn mot dets negative yttertilstand. Hvis registeret RTP når denne tilstanden og hvis en negativ energipuls ankommer, blir den tatt i betraktning via porten E3 og tellet i et akkumulerings-register RCP for den negative energi. På denne måten blir ikke hver energipuls som mottas tatt direkte i betraktning i et akkumulerings-register, men blir behandlet i foranderlig sammenheng med en kontinuerlig hensyntagen til de forutgående pulser.

Som tendensregister kan f.eks. benyttes et skiftregister med n posisjoner som alle er opptatt av nuller, bortsett fra en som er opptatt av en "ener" som utgjør tendens-indikatoren. Hver positiv energipuls forskyver registeret i én retning (til høyre) inntil indikatoren befinner seg i den ytterste høyre posisjon (positive yttertilstand), mens hver negativ energipuls forskyver registeret i den andre retningen (til venstre) inntil indikatoren befinner seg i ytterste venstre posisjon (negativ yttertilstand). Når indikatoren befinner seg i en ytterposisjon og en puls av samme fortegn blir mottatt, så blir denne pulsen akkumulert mens indikatorens posisjon for-blir uendret.

For bestemmelse av den reaktive energi tar man i betraktning pulsene El+, E3+, E5<+>, El , E3 , E5 etter at deres frekvens er dividert med to, og pulsene E2+, E4+, E5<+>, E2 , E4

og E6~. For bestemmelse av den aktive energi blir pulsene tatt i betraktning ved å bruke et tendensregister RTQ for reaktiv energi. I sin positive yttertilstand tillater registeret RTQ ved hjelp av sin tendens-indikator, at det tas hensyn til de positive energipulser via en port E4 og deres telling i et akkumulerings-register RCQ<+> for positiv reaktiv energi,

og i sin negative yttertilstand tillater registeret RTQ ved hjelp av sin tendens-indikator, at det tas hensyn til de negative energipulser via en port E5, idet de blir tellet i et akkumulerings-register RTRCQ<-> for negativ reaktiv energi.

Regneinnretningen 20 er hovedsakelig programmert for å lose følgende oppgaver: (a) innsamling av energipulser og tariffperioder; (b) utmatning av relépulser P+, P , Q<+>, Q ; (c) endring av den fremviste verdi;

(d) beregning av P og Q i henhold til ligningene 5.

En subrutine bevirker behandlingen av akkumulatorpulsene oppgave (d).

En avbrudds-rutine som utløses av avbrudds-signaler frembragt av en sekvenserings-krets, utfører oppgavene (a) til (c).

For å passere fra avbrudds-rutinen til sub-rutinen bruker man f.eks. to lågere som er oppbygd i stakker PILEA og PILEB i tilknytning med to visere eller pekere, henholdsvis PTPILA, PTPILR. Programmet for innsamling av energipulsene fyller stakkene PILEA og PILER fra utlesningen av henholdsvis buffer-registerne RTA og RTR. En sub-rutine (beregning av P og Q) tømmer stakkene PILEA og PILER.

For å passere fra sub-rutinen til oppgave (b) bruker man likeledes fire relépuls-tellere CP<+>, CP , CQ<+>, CQ som blir inkrementert ved hjelp av sub-rutinen (beregning av P og Q) og dekrementert ved hjelp av programmet under avbrudd (utmatning av relé-pulser).

Innsamlingen av energipulser blir bevirket som reaksjon på hvert avbrudds-signal, idet disse blir frembragt av sekvenserings-kretsen med en slik periode at ingen energipulser risikerer å gå tapt selv når energien på nettet er ved et maksi-mum.

For innsamling av energi-pulser detekterer man først

mottagelsen av nye energi-pulser ved hjelp av registere RTA for å innføre den tilsvarende informasjon i stakken PILER og i stakken PILEA (siden energipulsene som telles for den aktive energi også er for den reaktive energi), så detekterer man mottagelsen av nye energipulser ved hjelp av registere RTR for å innføre den tilsvarende informasjon i stakken PILER. De utførte operasjoner er hovedsakelig følgende (figur 4): les innholdet av RTA ("les aktive energipulser"); sammenligning av det leste ordet med det som befinner seg i et register RMA, i hvilket er lagret det ordet som er lest i RTA i løpet av det foregående avbrudd, for å' detektere forandringen i tilstanden av en bit i dette ordet i en mellomliggende periode ("deteksjon av mottagelsen av aktive energi-pulser"), idet man vil legge merke til at deteksjonen av hver forandring av tilstanden til energisignalene som mottas, anvender koeffisienten 2 som opptrer i ligningene 5;

undersøkelse av resultatet av sammenligningen ("test om der er forandringer");

hvis denne testen er negativ (ingen detektert forandring i RTA), detekteres mottagelsen av nye pulser i RTR ("behandling av innholdet i RTR"), hvis denne testen er positiv, genereres den informasjon som skal innføres i stakken PILER ("generering for reaktiv stakk");

innføring i stakken PILER av den genererte informasjon ("innføring i reaktiv stakk");

undersøk om behandlingen av innholdet av RTR er igang; hvis denne testen er negativ, genereres den informasjon som skal innføres i stakken PILEA ("generering for aktiv stakk");

innføring i stakken PILEA av den genererte informasjon ("innføring i aktiv stakk");

undersøk om behandlingen av innholdet av RTR er igang; hvis denne testen er negativ, oppdateres innholdet av RMA med det ordet som leses i RTA ("oppdater aktiv inn-føring);

les innholdet av RTR ("les reaktive energipulser"); sammenligning av det leste ord med det som befinner seg i et register RMR, i hvilket er lagret det ord som er lest i RTR i løpet av det forutgående avbrudd, for å detektere en endring av tilstanden i den mellomliggende periode ("detekter mottagelsen av reaktive energipulser"); returner til "undersøk om der er forandringer";

hvis denne testen er negativ (ingen forandring detektert i RTR), fortsett til trinnet "behandling av innholdet

av RTR", og hvis denne testen er positiv, fortsett til trinnet "generering for reaktiv stakk";

innføring i reaktiv stakk";

undersøk "er behandling av innholdet av RTR igang";

hvis denne testen er positiv, oppdater innholdet av RMR med det ord som leses i RTR ("oppdater reaktiv innføring");

- og returner til a:ub-rutinen.

Behandlingen av de frembragte energipulser og beregningen av den søkte aktive og reaktive energi blir utført i løpet av sub-rutinen. Anta at tre forskjellige tariff-perioder er tilveiebragt (natt N, dag J og topp P). I lageret RAM er det da alltid lagret 12 energiverdier, dvs. de positive og negative akkumulerte aktive og reaktive energiverdier for hver tariff-periode N, J og P, som er:

P<+>N, <p>"n, Q<+>N, q"n, P<+>J, <p>"j, Q<+>J, Q"J, P<+>P, P~P,

Q<+>P og Q~P. Hver akkumulert energiverdi er i BCD-kode (binær-kode for desimalsifre) og omfatter en heltallig del med åtte tall (kodet i fire oktetter) og en rest på åtte tall (også

kodet i fire oktetter). Det antas videre at tendens-registerne RTP, RTQ er skiftregistere som omfatter et like antall trinn.

Pulsbehandlings-programmet (figur 5) omfatter følgende operasjoner (bare behandlingen av pulser for å beregne den aktive energi vil bli beskrevet): lesning av stakken PILEA ("les aktiv stakk");

undersøk om "stakken er tom" ved å undersøke stakk-pekeren PTPILA;

hvis testen er positiv, fortsett til slutten av programmet for behandling av aktive energi-pulser;

hvis testen er negativ, last et register RPIL med verdi-innholdet i den første posisjon av stakken PILEA og forskyv alle de andre verdier i stakken med en posisjon for neste behandling ("behandling av den aktive stakk");

les informasjon om tariffperioder, idet denne informasjon blir tilført innganger til registeret RTA og blir således kodet i to bit i det ord som lastes inn i registeret RPIL ("les tariff");

last de positive og negative aktive energi-verdier som svarer til den leste tariff inn i et hjelperegister RAUX ("last positive og negative energier som skal behandles");

les informasjon om tendens-fortegnet SENS<+> eller

SENS i avhengighet av om indikatoren for tendens-registeret er i den høyre halvdel av registeret RTP eller i den venstre halvdel av registeret og posisjonen av en indikator MSENS som lagrer informasjonen om tendens-fortegnet ("les tendens-fortegn");

bestem rekkefølgen av behandling av positive og negative aktive energier, idet den energi som skal behandles først er den som har motsatt fortegn av tendensen ("definer behandlings-rekkefølge");

velg den energiverdi i registeret RAUX som svarer til

den som skal behandles først ("utpek register i henhold til fortegnet til den energi som skal behandles");

utfør sub-programmet "pulsbehandling" (se nedenfor) på den første energipuls fra RPIL hvis fortegn tilsvarer den energi som behandles;

påfølgende behandling av andre energipulser med dette fortegn ved testen "er alle pulser fra samme side blitt behandlet?", og hvis undersøkelsen er negativ, returner til sub-programmet "pulsbehandling";

når den foregående test er positiv, inverter behandlings-rekkefølgen av energiene ("inverter behandlings-rekkefølgen");

foreta testen "er de to energifortegn behandlet?", og hvis testen er negativ, returner til "utpek registeret i henhold til fortegnet til den energi som skal behandles"; - energipulsene av det annet fortegn er alle blitt behandlet og testen "er de to energifortegn behandlet" blir positiv, tilbakestill registeret RPIL til dets tilstand ved begynn-elsen av behandlingen "tilbakestilling av RPIL";

gjeninnføring i RAM av de nye beregnede verdier av positiv og negativ aktiv energi i de posisjoner som svarer til den tariff som leses på nytt i RPIL ("gjeninnføring i RAM av de behandlede energiverdier");

foreta testen "er de aktive og reaktive energier blitt behandlet?";

hvis testen er negativ, behandles den reaktive energi

på samme måte som beskrevet foran for den aktive energi, og hvis testen er positiv, "returner".

Sub-programmet "pulsbehandling" omfatter følgende operasjoner (figur 6): generer indikatoren for det tendens-fortegn som svarer til den energi som behandles ("generer MSENS");

foreta testen "har pulsen motsatt fortegn av tendensen?";

hvis testen er negativ (etter invertering av behandlings-rekkefølgen), test verdien av indikatoren for tendensfortegnet ("MSENS = 0?");

hvis denne verdien er 0, (negativ tendens) og tendens-registeret er i sin negative yttertilstand med tendens-indikatoren i den venstre posisjon av dette registeret ("bit 7 i RTP eller RTQ = 1?"), passer til sub-programmet "oppdater energi-verdien", hvis verdien av MSENS er 0 (negativ tendens) men tendens-registeret ikke er i sin negative yttertilstand, forskyv dette register ett trinn til venstre ("forskyv RTP eller RTQ til venstre"); hvis verdien av MSENS ikke er 0 (positiv tendens) og mens tendens-registeret er i sin positive yttertilstand med tendens-indikatoren i den høyre posisjon av dette registeret ("bit 0 i RTP eller RTQ = 1?"), fortsett til sub-programmet "oppdater energi-verdi"; og hvis registeret ikke er

i sin positive yttertilstand, forskyv dette registeret ett trinn til høyre ("forskyv RTP eller RTQ til høyre");

i det tilfelle hvor undersøkelsen "har pulsen motsatt fortegn av tendensen?" er positiv (første passering), hvis verdien av MSENS er 0 (negativ tendens, - test "MSENS = 0?" positiv), passér til trinnet "forskyv RTP eller RTQ til høyre" og hvis verdien av MSENS ikke er 0 (positiv tendens - test "MSENS = 0?" negativ), fortsett til trinn "forskyv RTP eller RTQ til venstre".

De pulser som har fortegn motsatt av tendensfortegnet blir således behandlet først, idet bare de pulser som har samme fortegn da er istand til tilslutt å bli tatt i betraktning når det gjelder å modifisere verdien av den behandlede energi. Det skal også bemerkes at verdien av indikatoren MSENS blir generert på nytt ved hver ny utførelse av sub-programmet "pulsbehandling", idet denne verdi vil kunne være endret på grunn av den forutgående utførelse av dette sub-programmet.

Sub-programmet "oppdatering av energiverdien" omfatter en beregningsfase som består av å addere til den energi som er ut-pekt i registeret RAUX, den størrelse som representeres av den bekreftede puls. Denne størrelse blir på en generell måte på-virket av koeffisienten K for den aktive energi og av en koeffisient K/|"^" for den reaktive energi. Denne koeffisienten kan ta seg av transformerings-forholdet mellom høyspenning/ lavspenning. I en variant og for å forenkle behandlingen kan man velge K = 1 og ta hensyn til dette transformerings-forholdet ved regnings-utstedelsen. Etter å ha tatt hensyn til den bekreftede energipuls, får man i registeret RAUZ en ny energi-verdi med en ny heltallsdel og en ny rest. Sub-programmet "oppdatering av energi-verdien" omfatter også et trinn for inkrementering av den tilsvarende teller for utsendte pulser, idet innholdet av denne telleren blir øket med et tall som er lik økningen av den totale verdi av den energi som behandles.

Styringen av puls-senderne LP+, LP , LQ+ og LQ er en prioritert oppgave som utføres etter hvert NI avbrudds-signaler som utsendes av sekvenserings-kretsen. For dette formål mottar en teller avbrudds-signalene på sin klokkeinngang, og blir når den når verdien NI tilbakestilt til verdien 0 og styrer utfør-elsen av et relépuls-behandlingsprogram. For hvert relé omfatter programmet følgende operasjoner: tilveiebringelse av reléets tilstand;

hvis reléet er lukket, åpning av reléet; og hvis reléet er åpent og hvis den tilhørende relépuls-teller ikke er på null, lukning av reléet og dekrementering av denne telleren med 1.

Til slutt er fremvisningen av energiverdiene som lagres i RAM, en prioritert oppgave som utføres for hvert N2 avbrudds-signaler som utsendes av sekvenserings-kretsen. For å tillate lett avlesning med en ikke for lav oppdaterings-sekvens av fremvisnings-verdiene, blir N2 f.eks. valgt slik at fremvisningen av hver verdi varer flere sekunder. En teller mottar avbrudds-signalene på sin klokkeinngang og blir, når den når verdien N2,

tilbakestilt til verdien 0 og styrer fremvisningen av en ny

verdi. For dette formål er den forsynt med en fremvisnings-tabell som gir den rekkefølge i hvilken energiverdiene blir fremvist og som er tilordnet en fremvisnings-peker. Tabellen omfatter en samling på 12 lager-steder som hver inneholder adresse-koden for fremvisning av en spesiell energiverdi. Hver gang en ny energi-verdi blir fremvist, blir fremvisnings-pekeren inkrementert. Den fremviste informasjon omfatter en

del som identifiserer vedkommende energi og et tall som representerer verdien av denne.

For her å ta hensyn til koeffisienten 1/2 i ligningene

(5), er frekvensdelere for deling med 2 koblet til utgangene fra energi-detektorene DEI, DE3 og DE5.

Som en variant kan pulsene E1+, El-, E3+, E3-, E5+ og E5- til-føres direkte til regneinnretningen i likhet med de andre pulsene, og koeffisienten 1/2 kan tas hensyn til i løpet av programmet for innsamling av energi-pulser ved ikke å detektere alle tilstandsforandringene for de ord som leses i registeret RTA, men bare forandringene i samme retning.

En spesiell utførelsesform av en måler i henhold til oppfinnelsen er beskrevet for et spennings-balansert nett med fire tråder.

Oppfinnelsen kan imidlertid like godt anvendes i forbindelse med et tre-tråds nett, som vist på figur 7. I dette tilfelle blir målingen utført på grunnlag av ligningene (5') som er gitt foran. For dette formål leverer to spenningsomformere

<<>"<U>' 13'CU<<>23 spenninger u' ogU'23 som er proporsjonale med mellomfase-spenningene U'13 og U'^ i nettet. Disse omformerne omfatter to spennings-transformatorer TU'^ og TU'23 hvis pri-mærsider er koblet henholdsvis mellom fasene PH'l og PH'3 og mellom fasene PH'2 og PH'3. Spenningene u'^ og u'23 blir tatt fra utgangen av spennings-delere som er koblet til sekundær-sidene av transformatorene TU'23°g TU 23" To strømomformere CI'^ og CI"2 som er analoge med de som brukes i forbindelse med fire-tråds nettet, leverer dessuten spenninger i'^ og i'2 som er proporsjonale med f asestrømmene I' ^ og I^- Transformatorene TU'13 og TU' 23 samt viklingene EI'.^ og EI' 2 i omformerne C I' 1

og CI'2 er allerede på plass i linjen og tjener som høy-spenningsforbindelse for måleren.

Måleinnretningen 10' omfatter videre fem energi-detektorer DE'l til DE * 5 som er analoge med de som brukes i nettverket med fire tråder, og som tilveiebringer energipulser hvis frekvenser er proporsjonale med størrelsene W'^ til W'j. Energi-detektorene DE'l til DE'5 mottar henholdsvis følgende spenningspar: (i^, <u*>'13). (i'r ~^' 23)' (<-i>'l' ~^'l3)' (^'2' ~"<,>23)'

og (-i'2» u'i3^" For ^ ta hensYn til fortegnet som påvirker

spenningene i' ^ og i'^ som tilføres til DE'3 til DE'5, blir strøminngangene til disse omformerne reversert i forhold til DE'l og DE'4. For videre å ta hensyn til koeffisienten 1|2 som opptrer i ligningene (5'), kan to delekretser DF'l og DF'4 for deling med to kobles til utgangene fra detektorene DE'l og DE'4. Hver føler DE'l og DE'4 har en positiv utgang W'^ til W ved hvilke det leveres positive energipulser E'^+ til E'5+ og en negativ utgang W^- til W'5~ som leverer energi-pulser E^- til E'5~.

Regneinnretningen 20' er identisk med den som er beskrevet ovenfor i forbindelse med nettet med fire tråder, bortsett fra at registeret RTA mottar fire energipuls-signaler (E'^, E^-, E'4+, E'4~) istedet for 6, idet registeret RTR mottar de seks gjenværende signaler (E'2+, E'2~' E'3+' E'3~' E'5+' E'5_)-

Claims (1)

1. Elektronisk måler for måling av aktiv og reaktiv energi eller effekt i et trefasenett, omfattende flere strøm- og spenningsomf ormere (TI]_, TI2 , TI3 , Tv^, TV2 , TV3) , en rekke enfase-energidetektorer (DE^ til DEg) som hver har en første inngang koplet til en strømomformer og en andre inngang koplet til en spenningsomformer, og som frembringer energipulser hvis antall representerer den energi som er detektert av denne enfase-detektoren, og en telleanordning (20) innrettet for å motta energipulsene, karakterisert ved at for å måle aktiv og reaktiv energi eller effekt på et nett med fire ledninger (fig.

1) omfatter spenningsomformerne (TV^, TV2, TV3) bare transformatorer for nettets tre enfase-spenninger, idet energidetektorene tilveiebringer pulser hvis frekvenser henholdsvis er proporsjonale med størrelsene ^i-V^, ?i«^2» ^2-^2» ^2-^3' ^3,<v>3 og ?3.V^, hvor " i^, ?2 og ^3 betegner fasestrømmene og v^,

\^2 og betegner f asespenningene, samt ved at telleanordningen (20) innbefatter en mikroprosessor og omfatter en anordning for fortløpende regnskap (RTA, RTR) som styres av pulsene som leveres av energidetektorene for å tilveiebringe målingene av den søkte aktive og reaktive energi og effekt.

2. Elektronisk måler for måling av aktiv og reaktiv energi og effekt på et trefasenett, omfattende flere strøm- og spenningsomf ormere , en rekke enfase-energidetektorer som hver har en første inngang koplet til en strømomformer og en andre inngang koplet til en spenningsomformer, og som frembringer energipulser hvis antall representerer den energi som er detektert av denne enfase-detektoren, og en telleanordning (20) innrettet for å motta energipulsene, karakterisert ved at for å måle aktiv og reaktiv energi eller effekt på et nett med tre ledninger (fig.

7), omfatter spenningsomformerne (TU'13, TU'23) bare transformatorer for to fase-til-fase-spenninger i nettet, idet energi-detektorene (DE'1 til DE'5) tilveiebringer pulser hvis frekvenser henholdsvis er proporsjonale med størrelsene ^'l'^'l3» <J>'i.<3>'23. -<*>'l-<tf>'l3. <*>'2-3'23°9<-f>'2-<3>'13» hvor og ^-' 2 er strømmene i de to fasene og <3>'i3 og ^'23 er fase-til-fase-spenningene mellom hver av disse fasene og den tredje fasen, samt ved at telleanordningen (20) innbefatter en mikroprosessor og omfatter en anordning for fortløpende regnskap (RTA, RTR) som styres av pulsene som leveres av energidetektorene for å tilveiebringe målingene av den søkte aktive og reaktive energi og effekt.

3. Måler ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at de pulser som leveres av detektorene, alle representerer den samme energistørrelse i absolutt verdi.

4. Måler ifølge krav 3, karakterisert ved den omfatter en anordning for å dividere med to frekvensen av de pulser som leveres av enfase-detektorene som detekterer de energier som utgjør komponentene av den søkte aktive energi.

5. Måler ifølge et av kravene 1 til 4, karakterisert ved at hver enfase-detektor (DEi til DEg) omfatter en positiv utgang og en negativ utgang, og at de pulser som leveres av denne detektoren, er pulser med positiv (E]^-) eller negativ (E^-) energi som opptrer på dens positive eller negative utgang i henhold til retningen av energioverføring i nettet.

6. Måler ifølge krav 5, karakterisert ved at anordningen for fortlø-pende regnskap omfatter: et tendens-register for aktiv energi (RTP) som styres av de aktive energipulser levert av enfase-detektorene som detekterer de energier som utgjør komponentene av den søkte aktive energi, hvilket tendens-register slår om mellom en positiv yttertilstand og en negativ yttertilstand, i én retning som reaksjon på positive energipulser , og i motsatt retning som reaksjon på negative energi-pulser, idet nevnte tendens-register er i stand til å innta minst én mellomliggende tilstand mellom sine yttertilstander, et summerings-register for positiv aktiv energi (RCP+) hvis innhold blir inkrementert som reaksjon på hver positiv aktiv energipuls når tendens-registeret for aktiv energi er i sin positive yttertilstand, et summerings-register for negativ aktiv energi (RCP-) hvis innhold blir inkrementert som reaksjon på hver negativ aktiv energipuls når tendens-registeret for aktiv energi er i sin negative yttertilstand, et tendens-register for reaktiv energi (RTQ) som styres av de reaktive energipulser levert av enfase-detektorene som detekterer de energier som utgjør komponentene av den søkte reaktive energi, hvilket tendens-register for reaktiv energi slår om mellom en negativ yttertilstand og en positiv yttertilstand, i én retning som reaksjon på positive energipulser og i motsatt retning som reaksjon på negative energipulser, idet tendens-registeret for reaktiv energi er i stand til å innta minst én mellomliggende tilstand mellom sine yttertilstander, - et summerings-register for positiv reaktiv energi (RCQ+) hvis innhold blir inkrementert som reaksjon på hver positiv reaktiv energipuls når tendens-registeret for reaktiv energi er i sin positive yttertilstand, og et summerings-register for negativ reaktiv energi (RCQ-) hvis innhold blir inkrementert som reaksjon på hver negativ reaktiv energipuls når tendens-registeret for reaktiv energi er i sin negative yttertilstand.

7. Måler ifølge krav 6, karakterisert ved at hvert tendens-register kan innta flere mellomliggende tilstander mellom sine yttertilstander.

8. Måler ifølge et av kravene 1 til 7, karakterisert ved at hver energidetektor omfatter en multipliseringskrets (M^) som mottar de signaler som tilføres til de første og andre innganger på detektoren og frembringer en spenning som er representativ for produktet av disse signaler, en spenning/frekvens-omformer (CTF^) innrettet for å levere pulsenheter som er proporsjonale med den spenning som frembringes av multipliseringskretsen, en reversibel teller ( Ci) innrettet for å motta nevnte pulsenheter, en anordning (G^) for å bevirke den reversible telleren til å telle opp eller ned, og en dekodingskrets (DEC^) som styrer utsendelsen av en positiv energipuls og tilbakestillingen av den reversible telleren til en startverdi (Nq) når innholdet av den reversible telleren når en første forutbestemt verdi (N^), og som styrer utsendelsen av en negativ energipuls og tilbakestillingen av den reversible telleren til startverdien (N0) når innholdet av den reversible telleren når en andre forutbestemt verdi (N^) .

9. Måler ifølge krav 8, karakterisert ved at nevnte anordning for styring av den reversible tellerens drift omfatter en inverterings-pulsgenerator (G^) med fast frekvens for å bevirke den reversible telleren til å telle alternerende opp og ned i tidsintervaller med samme varighet, og ved at en faseskift-anordning (INTlt INT'^) som styres av inverteringspulsene, er tilveiebragt for å omsnu fasen for ett av de signaler som mottas av multipliseringskretsen, i takt med inverteringspulsene.