RU2252424C2 - Watt-hour meter - Google Patents

Watt-hour meter Download PDF

Info

Publication number
RU2252424C2
RU2252424C2 RU2003109369/28A RU2003109369A RU2252424C2 RU 2252424 C2 RU2252424 C2 RU 2252424C2 RU 2003109369/28 A RU2003109369/28 A RU 2003109369/28A RU 2003109369 A RU2003109369 A RU 2003109369A RU 2252424 C2 RU2252424 C2 RU 2252424C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
frequency
phase
voltage
wire
converter
Prior art date
Application number
RU2003109369/28A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2003109369A (en
Inventor
Игорь Витальевич Масол (UA)
Игорь Витальевич Масол
Евгений Карлович Батуревич (UA)
Евгений Карлович Батуревич
к Владимир Антонович Хом (UA)
Владимир Антонович Хомяк
Original Assignee
Игорь Витальевич Масол
Евгений Карлович Батуревич
Владимир Антонович Хомяк
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Игорь Витальевич Масол, Евгений Карлович Батуревич, Владимир Антонович Хомяк filed Critical Игорь Витальевич Масол
Priority to RU2003109369/28A priority Critical patent/RU2252424C2/en
Publication of RU2003109369A publication Critical patent/RU2003109369A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2252424C2 publication Critical patent/RU2252424C2/en

Links

Abstract

FIELD: electric instrument engineering.
SUBSTANCE: meter has phase wire current-to-voltage converter, phase wire power-to-frequency converter, zero wire power-to-frequency converter, indication unit and power source. Two magnetically-connected LC circuits are used for galvanic decoupling voltage and current circuits of meter.
EFFECT: reduced phase error of meter; reduced self-consumption of meter.
2 cl, 1 dwg

Description

Уровень техникиState of the art

Широко известны электромеханические индукционные счетчики электроэнергии (ватт-часов), которые состоят из электромагнитных систем тока и напряжения, подвижного алюминиевого диска и отсчетного устройства [1]. Указанные счетчики имеют принципиальные недостатки:The electromechanical induction electric meters (watt-hours) are widely known, which consist of electromagnetic systems of current and voltage, a movable aluminum disk and a reading device [1]. These counters have fundamental disadvantages:

- быстрый износ опор, что приводит к увеличению момента трения и, как результат, недоучету электроэнергии;- rapid wear of the supports, which leads to an increase in the moment of friction and, as a result, underestimation of electricity;

- невысокая точность;- low accuracy;

- слабая защищенность от воровства электроэнергии;- poor protection against theft of electricity;

- большое собственное потребление электроэнергии.- large own electricity consumption.

В последнее время все чаще применяются электронные счетчики ватт-часов, которые состоят из измерительных преобразователей напряжения и тока в промежуточную величину (чаще всего в напряжение или магнитный поток), преобразователей активной мощности в частоту, однотарифных или многотарифных отсчетных устройств и бестрансформаторных источников питания на основе конденсаторных делителей напряжения [2]. Указанные счетчики не имеют первых двух недостатков (износ опор и невысокая точность), но другие недостатки (большое собственное потребление и слабая защищенность от воровства электроэнергии) остаются. Особенно сложно защитить электронные счетчики от воровства электроэнергии через "искусственный нулевой провод". В этом случае недобросовестный потребитель получает неучтенную электроэнергию по стандартному (обычному) и "искусственному нулевому проводу", в качестве которого использует чаще всего трубу водопровода или батарею центрального отопления.Recently, electronic watt-hour counters are increasingly being used, which consist of measuring converters of voltage and current to an intermediate value (most often voltage or magnetic flux), converters of active power to frequency, single-tariff or multi-tariff readout devices, and transformerless power sources based on capacitor voltage dividers [2]. These meters do not have the first two drawbacks (wear of the poles and low accuracy), but other drawbacks (high own consumption and poor protection against theft of electricity) remain. It is especially difficult to protect electronic meters from theft of electricity through an "artificial zero wire." In this case, an unscrupulous consumer receives unaccounted-for electricity through standard (ordinary) and “artificial zero wire”, which most often uses a water pipe or a central heating battery.

При использовании в источнике питания конденсаторного делителя напряжения появляется еще один принципиальный недостаток электронного счетчика - гальваническая связь между цепями тока и напряжения. Этот недостаток не позволяет проводить групповую, а следовательно, высокопроизводительную метрологическую аттестацию счетчиков без дополнительных высокоточных трансформаторов напряжения.When using a capacitor voltage divider in the power supply, another fundamental drawback of the electronic meter appears - the galvanic connection between the current and voltage circuits. This drawback does not allow for group and, therefore, high-performance metrological certification of meters without additional high-precision voltage transformers.

Сущность изобретенияSUMMARY OF THE INVENTION

Авторы предлагают новое, свободное от указанных выше недостатков, решение при реализации счетчиков ватт-часов.The authors propose a new solution, free from the above disadvantages, when implementing watt-hour meters.

Целью изобретения является создание нового счетчика ватт-часов путем использования двух преобразователей (5, 6) тока в напряжение, из которых один (5) включается в фазный провод линии, находящейся под напряжением Ua, а второй (6) - в нулевой провод, находящийся под потенциалом Земли.The aim of the invention is to create a new watt-hour meter by using two converters (5, 6) of current to voltage, of which one (5) is included in the phase wire of the line under voltage U a , and the second (6) in the neutral wire, under the potential of the earth.

Для гальванического разделения цепи напряжения и тока счетчика и уменьшения его фазовой погрешности используются два магнитосвязанных LC контуры. Информация о напряжении на нагрузке (12) в виде напряжения Uн через магнитосвязанный контур L1C1 подается на входы преобразователей (3, 4) мощности в частоту соответственно нулевого и фазного провода. Каждый преобразователь мощности в частоту (3, 4) выполняет математическую операцию умножения напряжения нагрузки на соответствующий ток и коэффициент мощности с последующим линейным преобразованием результата перемножения (т.е. мощности) в частоту Fa в преобразователе (4) и в частоту Fo в преобразователе (3). Обе частоты Fa и Fo подаются на устройство сравнения частот (7), которое в случае Fa≥ Fo пропускает сигнал на один выход устройства (7), а в случае Fo>Fa - на другой. Из соответствующего выхода устройства (7) сигнал поступает на управляемый делитель частоты (9). Для случая Fa≥ Fo в делителе (9) установлен номинальный коэффициент деления частоты. С выхода управляемого делителя частоты (9) сигнал поступает на отсчетное устройство (10), где производится индикация электрической энергии в однотарифном или многотарифном режиме.For galvanic separation of the voltage and current circuits of the meter and reduce its phase error, two magnetically coupled LC circuits are used. Information about the voltage at the load (12) in the form of voltage U n through a magnetically connected circuit L 1 C 1 is fed to the inputs of the power converters (3, 4) in the frequency of the neutral and phase wires, respectively. Each power to frequency converter (3, 4) performs a mathematical operation of multiplying the load voltage by the corresponding current and power factor, followed by a linear conversion of the result of multiplication (i.e., power) into the frequency F a in the converter (4) and into the frequency F o in converter (3). Both frequencies F a and F o are supplied to a frequency comparison device (7), which in the case of F a ≥ F o passes the signal to one output of the device (7), and in the case of F o > F a to the other. From the corresponding output of the device (7), the signal enters the controllable frequency divider (9). For the case F a ≥ F o, a nominal frequency division coefficient is set in the divider (9). From the output of the controlled frequency divider (9), the signal enters the reading device (10), where electric energy is displayed in a single-tariff or multi-tariff mode.

В наиболее распространенном случае воровства электроэнергии через "искусственный нулевой провод 11" недобросовестный потребитель на входе объекта (квартиры, дома, коттеджа) меняет местами фазный и нулевой провод и пытается получить неучтенную энергию через обычный нулевой провод 0, на который теперь подается фазное напряжение Ua, и "искусственный нулевой провод 11", в качестве которого использует водопроводную трубу или батарею центрального отопления. При этом сигнал с выхода преобразователя мощности в частоту (4) отсутствует, т.е. Fa=0, а сигнал Fo с выхода преобразователя (3) имеется, следовательно, Fo>Fa. В этом случае сигнал от устройства сравнения (7) поступает на управляемый делитель частоты (9) с другого выхода (Fo>Fa) и делится в устройстве (9) таким образом, что на отсчетном устройстве (10) учитывается энергия больше той, которую недобросовестный потребитель похитил. Тем самым на недобросовестного потребителя автоматически накладываются штрафные санкции.In the most common case of theft of electricity through an "artificial neutral wire 11", an unscrupulous consumer at the entrance of the object (apartment, house, cottage) swaps the phase and neutral wires and tries to get unaccounted-for energy through a normal neutral wire 0, to which phase voltage U a is now applied , and "artificial neutral wire 11", which uses a water pipe or central heating battery. In this case, there is no signal from the output of the power converter to the frequency (4), i.e. F a = 0, and the signal F o from the output of the converter (3) is, therefore, F o > F a . In this case, the signal from the comparison device (7) is supplied to a controlled frequency divider (9) from another output (F o > F a ) and is divided in the device (9) in such a way that energy greater than that is taken into account on the reading device (10) that an unscrupulous consumer has stolen. Thus, penalties are automatically imposed on an unscrupulous consumer.

При работе канала Fo>Fa счетчик сигнализирует о несанкционированном получении электроэнергии тем, что загорается светодиод (8) и появляется индикация "Запрет".During the operation of the channel F o > F a, the counter signals the unauthorized receipt of electricity by the fact that the LED (8) lights up and the indication “Prohibition” appears.

Второй магнитосвязанный контур L2C2 используется для подачи напряжения на стабилизированный выпрямитель (1), выходное напряжение которого Un питает электронные блоки счетчика.The second magnetically coupled circuit L 2 C 2 is used to supply voltage to the stabilized rectifier (1), the output voltage of which U n supplies the electronic components of the meter.

Использование двух магнитосвязанных контуров L1C1, L2C2 позволяет, во-первых - гальванически разделить цепь напряжения и цепь тока счетчика и, во-вторых, - контурами L1C1, L2C2 обеспечить резонанс на входе источника питания (2), что существенно уменьшает собственное потребление счетчика и его фазовую погрешность.The use of two magnetically coupled circuits L 1 C 1 , L 2 C 2 allows, firstly, to galvanically separate the voltage circuit and the counter current circuit, and secondly, to provide resonance at the input of the power source with the circuits L 1 C 1 , L 2 C 2 (2), which significantly reduces the counter’s own consumption and its phase error.

ЛитератураLiterature

1. Илюкович А.М. Электрические счетчики (теория, расчет и конструкции), Госэнергоиздат, 1963.1. Ilyukovich A.M. Electric meters (theory, calculation and design), Gosenergoizdat, 1963.

2. A low cost watt-hour energy meter based on the AD 7755 (AN-559).2. A low cost watt-hour energy meter based on the AD 7755 (AN-559).

A.Collins, W.Koon.A Tamper - resistant watt-hour energy meter based on the AD7751 and two current sensors (AN-563).A.Collins, W.Koon.A Tamper - resistant watt-hour energy meter based on the AD7751 and two current sensors (AN-563).

W.Koon.A Tamper - resistant watt-hour energy meter based on the AD7751 with a current transformer and a low resistant shunt (AN-574).W.Koon.A Tamper - resistant watt-hour energy meter based on the AD7751 with a current transformer and a low resistant shunt (AN-574).

Фирма Analog Devices. World Wide Web Site: http://WWW. analog, com.Firm Analog Devices. World Wide Web Site: http: // www. analog, com.

Перечень фигур чертежаList of drawing figures

1. Блок-схема счетчика ватт-часов на одной странице с принятыми обозначениями:1. The block diagram of the watt-hour meter on one page with the accepted notation:

1 - стабилизированный выпрямитель;1 - stabilized rectifier;

2 - источник питания;2 - power source;

3 - преобразователь мощности нулевого провода в частоту;3 - power converter of the neutral wire to the frequency;

4 - преобразователь мощности фазного провода в частоту;4 - power converter phase wire to frequency;

5 - преобразователь тока фазного провода в напряжение;5 - converter of phase wire current into voltage;

6 - преобразователь тока нулевого провода в напряжение;6 - converter of the current of the neutral wire to voltage;

7 - устройство сравнения частот;7 - a device for comparing frequencies;

8 - светодиод;8 - LED;

9 - управляемый делитель частоты;9 - controlled frequency divider;

10 - отсчетное устройство однотарифное или многотарифное;10 - readout device single-rate or multi-rate;

11 - искусственный нулевой провод;11 - artificial zero wire;

12 - нагрузка;12 - load;

L1C1, L2C2 - магнито-связанные контуры;L 1 C 1 , L 2 C 2 - magnetically coupled circuits;

Ua - напряжение фазного провода;U a - phase wire voltage;

Un - напряжение питания;U n is the supply voltage;

UH - напряжение на входе преобразователей мощности в частоту;U H is the voltage at the input of the power converters in the frequency;

Fa - выходная частота преобразователя мощности фазного провода в частоту;F a is the output frequency of the phase-to-frequency power converter;

Fo - выходная частота преобразователя мощности нулевого провода в частоту;F o - output frequency of the power converter of the neutral wire to the frequency;

0 - нулевой провод.0 - zero wire.

Claims (2)

1. Счетчик ватт-часов однофазный, состоящий из преобразователя тока фазного провода в напряжение, преобразователя тока нулевого провода в напряжение, преобразователя мощности фазного провода в частоту, преобразователя мощности нулевого провода в частоту, устройства сравнения частот, управляемого делителя частоты, однотарифного или многотарифного отсчетного устройства и источника питания, отличающийся тем, что каждый преобразователь мощности в частоту выполняет математическую операцию умножения напряжения нагрузки на соответствующий ток, выходы преобразователей мощности фазного провода и нулевого провода в частоту связаны со входами устройства сравнения частот, выходы которого связаны со входами управляемого делителя частоты, с выхода которого сигнал поступает на отсчетное устройство, источник питания подключен к цепи напряжения через два магнитно-связанных LC-контура, при этом обмотка индуктивности первого контура включена параллельно цепи напряжения счетчика, его конденсатор подсоединен к одному из отводов индуктивности, второй LC-контур подключен ко входу стабилизированного выпрямителя, а отдельная обмотка второго контура подсоединена ко входам преобразователей мощности фазного провода в частоту и нулевого провода в частоту.1. The watt-hour meter is single-phase, consisting of a phase-to-voltage current converter, a zero-wire current-voltage converter, a phase-to-frequency power converter, a zero-wire power converter, a frequency comparison device, a controlled frequency divider, single-tariff or multi-tariff readout device and power source, characterized in that each power to frequency converter performs a mathematical operation of multiplying the load voltage by a corresponding th current, the outputs of the power converters of the phase wire and the neutral wire to the frequency are connected to the inputs of the frequency comparison device, the outputs of which are connected to the inputs of the controlled frequency divider, from the output of which the signal is supplied to the reading device, the power source is connected to the voltage circuit through two magnetically coupled LC circuit, while the inductance winding of the first circuit is connected in parallel with the counter voltage circuit, its capacitor is connected to one of the inductance taps, the second LC circuit is connected to the input bilizirovannogo rectifier, and separate winding of the second circuit is connected to the inputs of power converters in the frequency of the phase conductor and the neutral conductor in frequency. 2. Счетчик ватт-часов однофазный по п.1, отличающийся тем, что управляемый делитель частоты выполнен с возможностью изменения коэффициента деления выходной частоты в сторону увеличения при превышении выходной частоты преобразователя мощности нулевого провода над выходной частотой преобразователя мощности фазного провода.2. The watt-hour meter is single-phase according to claim 1, characterized in that the controllable frequency divider is configured to change the division ratio of the output frequency upward when the output frequency of the zero-wire power converter exceeds the output frequency of the phase-wire power converter.
RU2003109369/28A 2003-04-04 2003-04-04 Watt-hour meter RU2252424C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2003109369/28A RU2252424C2 (en) 2003-04-04 2003-04-04 Watt-hour meter

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2003109369/28A RU2252424C2 (en) 2003-04-04 2003-04-04 Watt-hour meter

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2003109369A RU2003109369A (en) 2005-01-10
RU2252424C2 true RU2252424C2 (en) 2005-05-20

Family

ID=34881027

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2003109369/28A RU2252424C2 (en) 2003-04-04 2003-04-04 Watt-hour meter

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2252424C2 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
RU2003109369A (en) 2005-01-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6657424B1 (en) DC load detection in an electric utility meter
US7417420B2 (en) Switch to bypass optical diode for reducing power consumption of electrical meters
US20110169479A1 (en) Method and apparatus for measuring AC voltages
GB0228213D0 (en) Capacitor coupled voltage transformers
KR20090089436A (en) Current sensor apparatus and method for uninterruptible power supply
US10686369B1 (en) Device and process for detecting and mitigating reverse power-flow
EP2089726B1 (en) Electricity meter with switch mode voltage supply
CA3006728A1 (en) Current transformer device unit and magnetic induction power supplying device for linearly controlling output power by using the same
BRPI0410897A (en) system and method for voltage acquisition and voltage measurement in an electrical service using a non-active current transformer
CN2921840Y (en) Single-phase antistealing electricity electric energy meter
RU2252424C2 (en) Watt-hour meter
Gretsch et al. System impedances and background noise in the frequency range 2 kHz to 9 kHz
CN111693753A (en) Novel direct current measuring device
CN207321130U (en) Novel switch power circuit and its manufactured measuring instrument
CN104049117B (en) Two-phase three-line dual-voltage alternating current watt-hour meter
JP3795462B2 (en) Electronic energy meter
US20130151184A1 (en) Meter Device
CN102882402A (en) Inverter and uninterruptible power supply
US5537028A (en) Electricity meter and method for measuring apparent power
JP2940604B2 (en) Current injection device for harmonic measurement
CN211653050U (en) Fault arc detection circuit and detection device
CN107102202A (en) A kind of direct gauge assembly of single-phase high voltage high current
CN202404138U (en) Magnetic sensitive electronic type mutual inductor
US11012001B2 (en) Transformer-less, tapped point AC voltage splitter for full bridge DC AC inverters
JP3909337B2 (en) Single operation detector for distributed power supply

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20090405