RU2019842C1 - Способ учета электрической энергии и устройство для его осуществления - Google Patents
Способ учета электрической энергии и устройство для его осуществления Download PDFInfo
- Publication number
- RU2019842C1 RU2019842C1 SU5045245A RU2019842C1 RU 2019842 C1 RU2019842 C1 RU 2019842C1 SU 5045245 A SU5045245 A SU 5045245A RU 2019842 C1 RU2019842 C1 RU 2019842C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- pulse
- power
- electric power
- pulses
- metering
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
Abstract
Изобретение относится к электрическим измерениям. Целью изобретения является автоматизация процесса изменения учета электрической энергии в соответствии с изменением тарифа за различные уровни ее потребления. Способ и устройство учета электрической энергии представляет собой новый подход к вопросу расчетного учета электроэнергии, заключающийся в разбиении всего диапазона изменения электрической мощности на поддиапазоны в соответствии со значениями тарифов для различных уровней мощности. В соответствии с установленными границами поддиапазонов задают интервалы времени, равные периоду следования импульсов, обратно пропорциональному мощности в нагрузке. В процессе учета сравнивают текущий период следования импульсов с заданными интервалами времени, после чего результат сравнения представляют число-импульсным кодом, который по окончании каждого периода суммируют с ранее выработанной последовательностью импульсов. Для реализации данного способа в известное устройство учета электрической энергии, основанное на преобразовании мощности в частоту импульсов с последующим суммированием этих импульсов, вводится ассоциативный генератор число-импульсного кода, второе суммирующее устройство и индикатор степени изменения тарифа. Изобретение позволяет производить учет электрической энергии с прогрессивным тарифом, что, в свою очередь, приводит к использованию потребителями энергосберегающих технологий, снижению общего расхода электрической энергии и более равномерному распределению ее по времени суток. 2 с.п. ф-лы, 3 ил.
Description
Изобретение относится к электрическим измерениям.
Известен многотарифный по времени суток способ учета электрической энергии, в котором по сигналу управления, подаваемому извне, последовательность информационных импульсов суммируется раздельно как в течение всего времени суток, так и в течение периодов времени предполагаемой пиковой нагрузки в электрической сети. Для этого в устройство для учета электрической энергии дополнительно вводятся блок определения начала и конца пикового периода времени потребления и устройство суммирования импульсов, поступающих за пиковое время периода потребления [1].
Известен способ, принятый в качестве прототипа, позволяющий определять превышение потребления электрической энергии и реализованный в устройстве. Согласно этому способу, помимо суммирования последовательности информационных импульсов, раздельно суммируют последовательность импульсов, образованных в результате превышения частоты следования информационных импульсов над частотой следования импульсов, соответствующей заданному уровню потребления электрической энергии, что реализуется в устройстве для учета электрической энергии введением источника образцового сигнала опорной частоты, схемы сравнения частот и дополнительного устройства суммирования импульсов [2].
Однако в данном способе процесс учета электроэнергии не зависит от тарифа за различные уровни ее потребления.
Целью изобретения является автоматизация процесса изменения учета электрической энергии в соответствии с изменением тарифа за различные уровни ее потребления.
Это достигается за счет того, что в способе учета электрической энергии, основанном на преобразовании сигнала, пропорционального мощности в нагрузке, в последовательность информационных импульсов с их последующим суммированием и сравнении временных параметров, характеризующих данную последовательность импульсов с идентичными параметрами образцового сигнала, диапазон изменения электрической мощности предварительно разбивают на поддиапазоны по числу установленных тарифов, в качестве временного параметра, характеризующего образцовый сигнал, берут интервал времени, соответствующий границам каждого поддиапазона, а в качестве временного параметра, характеризующего последовательность информационных импульсов берут интервалы времени, равные периоду следования импульсов, по окончании которых за время τ0≅δτmin результат сравнения временных параметров представляют последовательным число-импульсным кодом и суммируют его с ранее выработанной последовательностью импульсов, где δ- основная относительная погрешность учета электрической энергии; τmin - значение периода следования информационных импульсов при максимальном уровне потребления электрической энергии.
Для этого в устройство для учета электрической энергии, содержащее преобразователь электрической мощности в частоту импульсов и суммирующее устройство, введены ассоциативный генератор число-импульсного кода, второе суммирующее устройство и индикатор, при этом вход генератора подключен к выходу преобразователя, информационный выход - к входу второго суммирующего устройства, а выход изменения тарифа - к входу индикатора.
Совокупность признаков предложенного способа обуславливает проявление в нем нового свойства, заключающегося в зависимости числа суммарных импульсов на единицу приращения учитываемой энергии от ее текущего значения и, следовательно, зависимости постоянной устройства учета электрической энергии от установленных тарифов за электроэнергию различного уровня.
На фиг. 1 представлена структурная схема примера реализации предлагаемого способа; на фиг.2 - схема ассоциативного генератора число-импульсного кода; на фиг.3 - эпюры напряжений, поясняющие принцип работы ассоциативного генератора число-импульсного кода.
Сущность способа учета электрической энергии заключаются в следующем.
В соответствии с установленными тарифами Rj за электрическую энергию, расходуемую нагрузкой различной мощности, весь диапазон изменения последней предварительно разбивают на поддиапазоны Pj, где j = 1,2,3,...,J.
В процессе учета электрической энергии, потребляемой нагрузкой, подключенной к электрической сети ток i и напряжение U преобразуют посредством преобразователя 1 электрической мощности в частоту импульсов, пропорциональную мощности P = i U в нагрузке. Указанное преобразование осуществляют, например, путем непосредственного перемножения сигналов, пропорциональных току и напряжению с последующим преобразованием сигнала произведения в частоту импульсов известными средствами.
При неизменных значениях тока и напряжения, соответствующих мощности потребления Pj, частоту импульсов на выходе преобразователя мощности можно представить в виде fi = k Pj,
где k = ki kU kPf; ki и kU - коэффициенты преобразования тока и напряжения во входные сигналы преобразователя мощности; kPf - коэффициент, учитывающий постоянную kP перемножения и коэффициент преобразования kf результата перемножения в частоту импульсов и равный kPf = kP kf.
Очевидно, что период следования информационных импульсов с выхода преобразователя мощности при этом равен τj= 1/fi и, следовательно, можно установить значения интервалов времени τj * в соответствии с верхними границами поддиапазонов Рj. Осуществляя в процессе учета электрической энергии сравнение текущих интервалов времени τ с установленными интервалами времени τj * и тем самым определяя, какому диапазону j соответствует текущее значение потребляемой электрической энергии, по прошествии каждого интервала времени τ вырабатывают число импульсов mj, которое суммируют с каждым импульсом, поступающим по окончании времени τ с выхода преобразователя мощности в частоту импульсов. Указанное суммирование осуществляют, например, по прошествии переднего фронта информационного импульса в течение времени
τ0≅δτmin
где δ - основная относительная погрешность учета электрической энергии; τmin= τJ - значение периода следования информационных импульсов с выхода преобразователя мощности. Такое суммирование обеспечивает отсчет результата учета электрической энергии при неизменном значении мощности в нагрузке и различном ее уровне со скважностью, близкой к двум.
где k = ki kU kPf; ki и kU - коэффициенты преобразования тока и напряжения во входные сигналы преобразователя мощности; kPf - коэффициент, учитывающий постоянную kP перемножения и коэффициент преобразования kf результата перемножения в частоту импульсов и равный kPf = kP kf.
Очевидно, что период следования информационных импульсов с выхода преобразователя мощности при этом равен τj= 1/fi и, следовательно, можно установить значения интервалов времени τj * в соответствии с верхними границами поддиапазонов Рj. Осуществляя в процессе учета электрической энергии сравнение текущих интервалов времени τ с установленными интервалами времени τj * и тем самым определяя, какому диапазону j соответствует текущее значение потребляемой электрической энергии, по прошествии каждого интервала времени τ вырабатывают число импульсов mj, которое суммируют с каждым импульсом, поступающим по окончании времени τ с выхода преобразователя мощности в частоту импульсов. Указанное суммирование осуществляют, например, по прошествии переднего фронта информационного импульса в течение времени
τ0≅δτmin
где δ - основная относительная погрешность учета электрической энергии; τmin= τJ - значение периода следования информационных импульсов с выхода преобразователя мощности. Такое суммирование обеспечивает отсчет результата учета электрической энергии при неизменном значении мощности в нагрузке и различном ее уровне со скважностью, близкой к двум.
Рассмотренные операции осуществляют посредством ассоциативного генератора 2 число-импульсного кода, на выходе которого суммарное количество импульсов, подсчитанное вторым суммирующим устройством 3, можно представить в виде
N= fjT= nj , где kS - коэффициент пересчета второго суммирующего устройства;
nj - число импульсов, пропорциональных израсходованной электроэнергии;
Т - время учета.
N= fjT= nj , где kS - коэффициент пересчета второго суммирующего устройства;
nj - число импульсов, пропорциональных израсходованной электроэнергии;
Т - время учета.
В то же время известно, что если устройством учета электрической энергии выработано N импульсов, то значение израсходованной энергии равно Wj = PjT. Поэтому можно записать
PjT=Cnj, откуда "постоянная" учета электрической энергии равна
Cj= PjT и следовательно, зависит от значения мощности, потребляемой нагрузкой.
PjT=Cnj, откуда "постоянная" учета электрической энергии равна
Cj= PjT и следовательно, зависит от значения мощности, потребляемой нагрузкой.
Таким образом, показания второго суммирующего устройства соответствуют виртуально (фиктивно) израсходованной электрической энергии и при условии, например, mj = j, позволяют производить расчет за израсходованную электрическую энергию с прогрессивным тарифом, так как в этом cлучае имеет меcто прямая cвязь между уcтановленным тарифом Rj и "постоянной" учета Сj в виде Rj = r Cj,
где r - коэффициент, устанавливающий связь показаний счетного механизма второго суммирующего устройства, выраженного в денежных единицах, с постоянной учета.
где r - коэффициент, устанавливающий связь показаний счетного механизма второго суммирующего устройства, выраженного в денежных единицах, с постоянной учета.
Для контроля за степенью увеличения - уменьшения потребления электрической энергии производится индикация числа mj индикатором 4, показания которого отображаются через интервалы времени, пропорциональные поступлению импульсов на второе суммирующее устройство, т.е. чем больше потребление электрической энергии, тем чаще происходит индикация mj.
Учет фактического расхода электрической энергии производится подсчетом импульсов с преобразователя мощности первым суммирующим устройством 5, показания счетного механизма которого определяются обычным образом и соответствуют выражению n = P T/C, где С = const - постоянная учета при снятии показаний с первого суммирующего устройства.
Устройство, реализующее предлагаемый способ учета электрической энергии, функционирует следующим образом.
Входные величины, ток и напряжение поступают на измерительный преобразователь 1 электрической мощности в частоту импульсов, выполненный, например, на трансформаторах тока и напряжения, подключенных входами в измерительную цепь, а выходами - к входам аналогового перемножителя, соединенного выходом с входом преобразователя напряжения в частоту импульсов. Частота следования информационных импульсов, пропорциональная мощности в нагрузке, которая подключена через устройство учета электрической энергии в электрическую сеть, с выхода преобразователя поступает на вход ассоциативного генератора 2 число-импульсного кода на счетный вход триггера 6. В дальнейшем работу ассоциативного генератора рассматриваем на примере поступления на его вход двух следующих друг за другом информационных импульсов Uр - одного периода выходных импульсов триггера, частота которых, естественно, в два раза ниже частоты информационных импульсов. Последнюю принимаем постоянной, т.е. допускаем, что значения тока и напряжения в электрической сети в процессе работы устройства на интервале времени, равном 2 τ не изменяются. Указанное допущение справедливо, когда период импульсов на входе ассоциативного генератора меньше длительности переходных процессов в сети, что имеет место на практике при включении, например, нагревательных приборов, электрических машин и т.д.
В момент времени поступления первого информационного импульса Up на неинвертирующем выходе Q триггера устанавливается сигнал лог."1", происходит запуск узла 7 установки ассоциативного генератора в исходное состояние, выполненного, например, на одновибраторе, который вырабатывает короткий импульс R, устанавливающий двоичные счетчики 8 и 9 в нулевое состояние. В течение времени, когда триггер находится в данном состоянии, сигналом Q разрешается генерация импульсов G генератором 10. Длительность импульсов выбирается много меньшей периода их следования, который задается равным, например, τJ *.
С поступлением импульсов G на счетчик 8 последний подсчитывает их количество, т.е. производит отсчет интервалов времени, кратных τJ *, в течение времени, равного периоду следования информационных импульсов. В результате этого определяется длительность текущего интервала времени τ, по окончании которого на выходе счетчика 8 устанавливается код, эквивалентный τj-1<τ<τj .
При переходе триггера в противоположное состояние генерация импульсов G прекращается, счетчик 8 сохраняет свое состояние, передним фронтом импульса на инвертирующем выходе триггера производится запуск, с небольшой задержкой, таймера 11. С выхода последнего сигнал Н длительностью τ0 поступает на вход выбора модуля постоянного запоминающего устройства 12 и вход запуска генератора 13 тактовых импульсов, следующих с частотой F, много большей частоты импульсов, вырабатываемых генератором 10.
Генерируемые импульсы подсчитываются счетчиком 9, с выхода которого нарастающий двоичный код М поступает на адресный вход мультиплексора 14 и на его выходе вырабатывается последовательность импульсов, определяемая кодом адреса К и кодом данных L постоянного запоминающего устройства. Число импульсов, выработанных на выходе мультиплексора, соответствует коду, записанному в постоянном запоминающем устройстве по адресу, определяемому двоичным кодом на выходе счетчика 8.
Обеспечивая соответствие указанных кодов степени изменения тарифа за текущее значение электрической энергии значению текущего интервала времени τ и, следовательно, τj * , на выходе мультиплексора будет выработана последовательность импульсов, равная mj. Для прекращения генерации кодов по прошествии J-того импульса, двоичный счетчик 9 устанавливается в состояние прекращения счета по сигналу S, вырабатываемому на его J + 1 выходе. После этого ассоциативный генератор число-импульсного кода ожидает поступления очередного информационного импульса, индицируя степень увеличения тарифа посредством индикатора 4, подключенного к выходу счетчика, который подсчитывает количество импульсов mj. Установка счетчика в исходное состояние также осуществляется по сигналу R.
Очевидно, что при условии τ>τ1 *, записывая в постоянное запоминающее устройство по последнему адресу (J-тому адресу) один бит информации, на выходе мультиплексора также вырабатывается один импульс, что соответствует исходному значению тарифа при минимальном расходе энергии. В то же время для обеспечения учета с прогрессивным тарифом вида jR, где j = 1,2,3,...,J, по следующим убывающим на единицу адресам необходимо записать два, три, четыре и т.д. бит информации. Соответствие указанных импульсов уровню энергии обеспечивается заданием частоты генерации импульсов генератором 10 равной частоте информационных импульсов, имеющей место при электрической мощности в нагрузке сети, равной J кВт.
Полученные на выходе мультиплексора импульсы поступают на вход второго суммирующего устройства 3, отсчетное устройство которого изменяет показания в два, три, четыре и т.д. раза чаще, чем отсчетное устройство первого суммирующего устройства 5, на которое поступают импульсы непосредственно с выхода преобразователя электрической мощности.
Использование способа и устройства учета электрической энергии в быту позволяет дисциплинировать потребителя энергии с точки зрения ее рационального использования, что приводит к снижению общего расхода электроэнергии и более равномерному распределению ее по времени суток, а при снижении тарифа за малое потребление имеет место и социальный эффект.
Claims (2)
1. Способ учета электрической энергии, основанный на преобразовании сигнала, пропорционального мощности в нагрузке в последовательность информационных импульсов с их последующим суммированием и сравнении временных параметров, характеризующих данную последовательность импульсов, с идентичными параметрами образцового сигнала, отличающийся тем, что диапазон изменения электрической мощности предварительно разбивают на поддиапазоны по числу установленных тарифов, в качестве временного параметра, характеризующего образцовый сигнал, берут интервал времени, соответствующий границам каждого поддиапазона, а в качестве временного параметра, характеризующего последовательность информационных импульсов берут интервалы времени, равные периоду следования импульсов, по окончании которых за время τ0 ≅ σ τmin результат сравнения временных параметров представляют последовательным число-импульсным кодом и суммируют его с ранее выработанной последовательностью импульсов, где δ - основная относительная погрешность учета электрической энергии, а τmin - значение периода следования информационных импульсов при максимальном уровне потребления электрической энергии.
2. Устройство учета электрической энергии, содержащее преобразователь электрической мощности в частоту импульсов и первое суммирующее устройство, отличающееся тем, что в него введены ассоциативный генератор число-импульсного кода, второе суммирующее устройство и индикатор, при этом вход указанного генератора подключен к выходу преобразователя электрической мощности в частоту импульсов, информационный выход - к входу второго суммирующего устройства, а выход изменения тарифа - к входу индикатора.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU5045245 RU2019842C1 (ru) | 1992-04-10 | 1992-04-10 | Способ учета электрической энергии и устройство для его осуществления |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU5045245 RU2019842C1 (ru) | 1992-04-10 | 1992-04-10 | Способ учета электрической энергии и устройство для его осуществления |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2019842C1 true RU2019842C1 (ru) | 1994-09-15 |
Family
ID=21605741
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU5045245 RU2019842C1 (ru) | 1992-04-10 | 1992-04-10 | Способ учета электрической энергии и устройство для его осуществления |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2019842C1 (ru) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2449297C1 (ru) * | 2010-08-27 | 2012-04-27 | Владимир Иванович Винокуров | Способ учета электрической энергии и устройство для его осуществления |
RU2502075C1 (ru) * | 2012-06-04 | 2013-12-20 | Василий Васильевич Ефанов | Способ учета электрической энергии и устройство для его осуществления |
RU2503017C1 (ru) * | 2012-06-04 | 2013-12-27 | Василий Васильевич Ефанов | Способ учета электрической энергии и система для его осуществления |
RU2503018C1 (ru) * | 2012-06-04 | 2013-12-27 | Василий Васильевич Ефанов | Способ учета электрической энергии и система для его осуществления |
-
1992
- 1992-04-10 RU SU5045245 patent/RU2019842C1/ru active
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
1. РСТ международная заявка N 82/02954, кл. G 01R 11/00, 1980. * |
2. Патент Франции N 2243442, кл. G 01R 11/63, 1974. * |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2449297C1 (ru) * | 2010-08-27 | 2012-04-27 | Владимир Иванович Винокуров | Способ учета электрической энергии и устройство для его осуществления |
RU2502075C1 (ru) * | 2012-06-04 | 2013-12-20 | Василий Васильевич Ефанов | Способ учета электрической энергии и устройство для его осуществления |
RU2503017C1 (ru) * | 2012-06-04 | 2013-12-27 | Василий Васильевич Ефанов | Способ учета электрической энергии и система для его осуществления |
RU2503018C1 (ru) * | 2012-06-04 | 2013-12-27 | Василий Васильевич Ефанов | Способ учета электрической энергии и система для его осуществления |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4250449A (en) | Digital electric energy measuring circuit | |
US4345311A (en) | Electronic kilowatt-hour meter for measuring electrical energy consumption | |
US4255707A (en) | Electrical energy meter | |
US4405987A (en) | Measuring processes and apparatus for determining tariff values for energy consumers | |
US4361872A (en) | Measuring apparatus for determining the effective value of the power demand of an energy consumer over a period of calculation | |
RU2019842C1 (ru) | Способ учета электрической энергии и устройство для его осуществления | |
US4761606A (en) | Auto-ranging in electric watthour meter | |
DE69730545T2 (de) | Arithmetische Einheit | |
SU1337906A1 (ru) | Устройство дл контрол парметров электрической энергии | |
RU1830524C (ru) | Устройство регулировани компенсатора реактивной мощности | |
Abdul-Karim et al. | A digital power-factor meter design based on binary rate multiplication techniques | |
SU1182429A1 (ru) | Цифровой частотомер | |
SU1068936A1 (ru) | Генератор случайного процесса | |
SU884102A1 (ru) | Устройство дл умножени частоты следовани импульсов | |
SU760109A1 (ru) | Цифровой функциональный преобразователь | |
SU1613968A1 (ru) | Способ измерени частоты | |
SU980023A1 (ru) | Устройство дл измерени рассто ни до места повреждени на лини х электропередачи | |
SU1239618A1 (ru) | Способ измерени частоты следовани импульсов за фиксированный интеграл времени | |
SU661378A1 (ru) | Цифровой измеритель мощности | |
SU1436113A1 (ru) | Генератор случайного процесса | |
RU1815798C (ru) | Преобразователь активной мощности в код | |
SU1064233A1 (ru) | Устройство дл измерени показателей качества электроэнергии трехфазной сети | |
SU1124346A1 (ru) | Аналого-цифровое множительное устройство | |
RU2111498C1 (ru) | Измеритель электрической энергии | |
SU1095089A1 (ru) | Цифровой измеритель частоты |