RU1798715C

RU1798715C - Device for metering electric energy

Info

Publication number: RU1798715C
Application number: SU904882324A
Authority: RU
Inventors: Александр Борисович Иванов
Original assignee: Институт Систем Управления Ан Гсср
Priority date: 1990-11-11
Filing date: 1990-11-11
Publication date: 1993-02-28

Abstract

Использование: дл учета электроэнергии посто нного и переменного токов. Сущность изобретени : устройство содержит ваттметровый элемент 1, фазомувствитель- ный модул тор 2, усилитель 3 переменного тока, демодул тор 4; интегратор 5, пороговый элемент 6, счетчик 7, селектор 9 времен- ных интервалов, генератор 10 пр моугольных импульсов и блок 8 управлени . 1 ил.Usage: for accounting of electric power of direct and alternating currents. SUMMARY OF THE INVENTION: the device comprises a wattmeter element 1, a phase-shifter modulator 2, an AC amplifier 3, a demodulator 4; integrator 5, threshold element 6, counter 7, time interval selector 9, square pulse generator 10 and control unit 8. 1 ill.

Description

Изобретение относитс к области электрических измерений и может примен тьс дл учета электроэнергии посто нного и переменного тока.The invention relates to the field of electrical measurements and can be used to record AC and DC electricity.

Целью изобретени вл етс повыше- ние надежности работы устройстваThe aim of the invention is to increase the reliability of the device.

Структурна схема устройства приведена на чертеже.Structural diagram of the device shown in the drawing.

Устройство содержит ваттметровый элемент 1, выполненный, например, на ос- нове интегрального перемножител , к одному из входов которого подводитс сигнал U, пропорциональный напр жению, а к другому - промодулированный фазочувствитель- ный модул тором 2 сигнал I, пропорциональный току в электрической сети . Выход ваттметрового элемента соединен через усилитель 3 с входом демодул тора.4, выход которого подключен к входу интегратора 5, соединенного выхо- дом с входом порогового элемента 6. Первый выход порогового элемента соединен со счетчиком импульсов 7, а второй - с управл ющими входами блока управлени 8 и селектора временных интервалов 9, частот- ные входы которых подключены к генератору пр моугольных импульсов 10 и управл ющему входу демодул тора. Выход блока управлени соединен с управл ющим входом модул тора, а выход селектора временных интервалов - с управл ющим входом интегратора .The device comprises a wattmeter element 1, made, for example, on the basis of an integral multiplier, to one of the inputs of which a signal U is proportional to voltage, and to the other is a modulated phase-sensitive modulator 2 by signal I, proportional to the current in the electric network. The output of the wattmeter element is connected through an amplifier 3 to the input of the demodulator. 4, the output of which is connected to the input of an integrator 5, connected to the output of the input of the threshold element 6. The first output of the threshold element is connected to the pulse counter 7, and the second to the control inputs of the unit control 8 and a time interval selector 9, the frequency inputs of which are connected to a square pulse generator 10 and the control input of the demodulator. The output of the control unit is connected to the control input of the modulator, and the output of the time interval selector is connected to the control input of the integrator.

Существенные признаки за вл емого изобретени обуславливают про вление в нем нового свойства - независимость ре- зультата измерени от нарушени очередности изменени фазы модулирующего сигнала, что, в свою очередь, обуславливает повышение надежности работы устройства.The essential features of the claimed invention cause a new property to appear in it - the independence of the measurement result from the violation of the sequence of phase changes of the modulating signal, which, in turn, leads to an increase in the reliability of the device.

Устройство работает следующим обра- зом.The device operates as follows.

Входные сигналы, пропорциональные напр жению и току в электрической сети, подаютс на соответствующие входы ватт- метрового элемента 1, причем первый -.не- посредственно, а второй - через фазочувствительный модул тор 2. Последний модулирует сигнал тока с частотой генератора 10. Полученный на выходе ваттметрового элемента высокочастотный сигнал, пропорциональный мгновенной мощности, усиливаетс усилителем переменного тока 3 и затем восстанавливаетс демодул тором 4.Input signals proportional to the voltage and current in the electric network are supplied to the corresponding inputs of the wattmeter element 1, the first being direct and the second through a phase-sensitive modulator 2. The latter modulates the current signal with a frequency of generator 10. Received on At the output of the wattmeter element, a high-frequency signal proportional to the instantaneous power is amplified by an AC amplifier 3 and then restored by a demodulator 4.

Управление работой демодул тора осу- ществл етс сигналом, поступающим от ге- нератора 10, а управление работой фазочувствительного модул тора - тем же сигналом, но через блок управлени 8. Де- модулированное напр жение поступает наThe operation of the demodulator is controlled by the signal coming from the generator 10, and the operation of the phase-sensitive modulator is controlled by the same signal, but through the control unit 8. The modulated voltage is supplied to

интегратор 5, который интегрирует последовательность импульсов с посто нной составл ющей , пропорциональной активной мощности в электрической сети. По окончании процесса интегрировани напр жение на выходе интегратора 5 достигает уровн срабатывани порогового элемента 6, который вырабатывает сигналы дл счетчика импульсов 7 и блока управлени 8. Последний сдвигает фазу модулирующих колебаний на 180°, в результате этого напр жение на выходе демодул тора 4 измен ет знак и начинаетс следующий цикл интегрировани , заключающийс в том что накопительный элемент интегратора 5 перезар жаетс до уровн , при котором вновь срабатывает пороговый элемент 6, перевод щий блок управлени и, следовательно, все устройство в исходное состо ние,an integrator 5, which integrates a pulse train with a constant component proportional to the active power in the electric network. At the end of the integration process, the voltage at the output of the integrator 5 reaches the response level of the threshold element 6, which generates signals for the pulse counter 7 and the control unit 8. The latter shifts the phase of the modulating oscillations by 180 °, as a result of which the voltage at the output of the demodulator 4 changes sign and the next integration cycle begins, in which the cumulative element of the integrator 5 is recharged to the level at which the threshold element 6, which translates the control unit and again, is triggered well, the whole device is in its original state,

Таким образом, изменение фазы модулирующего сигнала относительно демоду- лирующего приводит ;к изменению направлени интегрировани и, следовательно , перезар дке накопительной емкости интегрирующего устройства, сопровождаемого по влением сигналов на выходах порогового элемента. При этом на первом выходе формируетс последовательность импульсов, число которых пропорционально измеренному значению электрической энергии, и подсчитываетс счетчиком импульсов 7. На втором выводе формируетс сигнал управлени состо нием блока управлени 8 и селектора временных интервалов 9, выполненного, например, на основе интегрального счетчика импульсов, отсчитывающего количество тактовых импульсов, поступающих на его счетный вход с генератора 10.Thus, a change in the phase of the modulating signal relative to the demodulating signal leads to a change in the direction of integration and, therefore, recharging the storage capacity of the integrating device, accompanied by the appearance of signals at the outputs of the threshold element. In this case, a sequence of pulses is formed at the first output, the number of which is proportional to the measured value of electric energy, and is counted by a pulse counter 7. At the second output, a state control signal is generated for the control unit 8 and the time interval selector 9, made for example on the basis of an integral pulse counter, counting the number of clock pulses arriving at its counting input from the generator 10.

Емкость счетчика выбираетс из услови его полного заполнени по прошествии интервала времени, большего времени цикла интегрировани , имеющего место при допустимых минимальных уровн х входных сигналов устройства. При этом условии на выходе селектора временных интервалов формируетс сигнал в виде короткого импульса , который поступает на вход управлени интегрирующего устройства 5, например, на вход управлени разр дного ключа, включенного параллельно накопительному элементу активного емкостного интегратора. При поступлении этого сигнала разр дный ключ открываетс и производитс разр д накопительного элемента интегрирующего устройства. Благодар этому устран етс возможность насыщени последнего при несанкционированном блоком управлени нарушении очередности смены фазы модулирующего сигнала и последующем за ним прекращении работы интегрирующего устройства и, следовательно, всего устройства в целом. Кроме этого, устран етс также и так называемый самоход устройства дл учета электрической энер- гии.The capacity of the counter is selected from the condition of its full filling after a lapse of time, a longer integration cycle time, which takes place at acceptable minimum input signal levels of the device. Under this condition, a signal in the form of a short pulse is generated at the output of the time interval selector, which is fed to the control input of the integrating device 5, for example, to the control input of a bit key connected in parallel with the storage element of the active capacitive integrator. When this signal arrives, the bit key is opened and the bit of the storage element of the integrating device is produced. This eliminates the possibility of saturation of the latter in the event of an unauthorized control unit violating the sequence of phase changes of the modulating signal and subsequent termination of the operation of the integrating device and, therefore, the entire device as a whole. In addition, the so-called self-propelled device for metering electrical energy is also eliminated.

Процесс установки интегрирующего устройства 5 в исходное состо ние повтор етс до тех пор, пока уровни входных сиг- налов будут меньше допустимых минимальных значений. В противном случае длительность цикла интегрировани станет меньше времени заполнени емкости счетчика (селектора временных интервалов 9) и сигнал с выхода порогового элемента будет устанавливать его в нулевое состо ние раньше , чем произойдет полное заполнение емкости счетчика. При этом на его выходе будет отсутствовать сигнал, открывающий разр дный ключ интегрирующего устройства, и ра- бота устройства восстановитс .The process of resetting the integrating device 5 to the initial state is repeated until the input signal levels are lower than the permissible minimum values. Otherwise, the duration of the integration cycle will become less than the time of filling the counter capacity (time interval selector 9) and the signal from the output of the threshold element will set it to the zero state before the counter capacity is full. At the same time, there will be no signal at its output that opens the bit key of the integrating device, and the operation of the device will be restored.

Учитыва высокую надежность устройства , оно может найти применение дл учета расхода электрической энергии на электрифицированном транспорте и в качестве быто- вых средств учета электрической энергии.Considering the high reliability of the device, it can be used to account for the consumption of electric energy in electrified vehicles and as a household means of metering electric energy.

ф о р м у л а и з о б р е т е н и FORMULA AND PREPARATION

Устройство дл учета электрической энергии, содержащее ваттметровый элемент , выход которого подсоединен к последовательно соединенным усилителю переменного тока, демодул тору, интегратору, пороговому элементу и счетчику, при этом управл ющий вход демодул тора соединен с выходом генератора пр моугольных импульсов и с частотным входом блока управлени , выход -которого подключен к управл ющему входу фазочувствительного модул тора, соединенного своим выходом с входом ваттметрового элемента, управл ющий вход блока управлени соединен с вторым выходом порогового элемента, при этом вторые входы фазочувствительного модул тора и ваттметрового элемента вл ютс входами устройства, отличающеес тем, что, с целью повышени надежности в работе, в него дополнительно введен селектор временных интервалов, подключенный частотным входом к выходу генератора пр моугольных импульсов, управл ющим входом - к выходу порогового элемента, а выходом - к управл ющему входу интегратора, при этом вход фазочувствительного модул тора вл етс .токовым входом устройства, а второй вход ваттметрового элемента - входом напр жени устройства.An electric energy metering device comprising a wattmeter element, the output of which is connected to a series-connected AC amplifier, demodulator, integrator, threshold element and counter, while the control input of the demodulator is connected to the output of the rectangular pulse generator and to the frequency input of the control unit , the output of which is connected to the control input of a phase-sensitive modulator, connected by its output to the input of the wattmeter element, the control input of the control unit is connected to the second output of the threshold element, while the second inputs of the phase-sensitive modulator and the wattmeter element are the inputs of the device, characterized in that, in order to increase reliability in operation, a time interval selector is connected to it, connected by a frequency input to the output of the rectangular generator pulses, the control input to the output of the threshold element, and the output to the control input of the integrator, while the input of the phase-sensitive modulator is the current input of the device, and the second input to ttmetrovogo element - the input voltage of the device.