RU2474825C1 - Device to inspect operation of single-phase induction electric counters - Google Patents

Device to inspect operation of single-phase induction electric counters Download PDF

Info

Publication number
RU2474825C1
RU2474825C1 RU2011133832/28A RU2011133832A RU2474825C1 RU 2474825 C1 RU2474825 C1 RU 2474825C1 RU 2011133832/28 A RU2011133832/28 A RU 2011133832/28A RU 2011133832 A RU2011133832 A RU 2011133832A RU 2474825 C1 RU2474825 C1 RU 2474825C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
phase
frequency
output
circuits
input
Prior art date
Application number
RU2011133832/28A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Олег Фёдорович Меньших
Original Assignee
Олег Фёдорович Меньших
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 Олег Фёдорович Меньших filed Critical Олег Фёдорович Меньших
Priority to RU2011133832/28A priority Critical patent/RU2474825C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2474825C1 publication Critical patent/RU2474825C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: electricity.SUBSTANCE: device to inspect operation of single-phase induction electric counters comprises a single-phase induction electric counter properly connected to a grid, and its outlet is connected via fuses to a controlled active load. At the same time phase and zero conductors are additionally connected to an accumulating capacitor accordingly via two circuits of parallel-connected power transistor and symistor, transitions "base-emitter" of power transistors are in a transformer manner connected to a high-frequency pulse generator with controlled repetition rate of pulses in the form of a meander, the output of which is also connected to an electronic frequency metre. Control transitions of symistors are connected with appropriate matching amplifiers, a phase conductor is also additionally connected with an inlet of a unit of symistors control, the first outlet of which is connected with the inlet of the matching amplifier of the phase circuit via a separating optron, and the second one - with the inlet of the matching amplifier of the zero circuit directly.EFFECT: provision of the possibility to assess accuracy of proper accounting of consumed energy by induction electric counters as a function of frequency of current interruptions in a load, and also selection of optimal value of a frequency of charging current interruptions in an accumulating capacitor, at which induction electric counters are most exposed to uncontrolled accounting of power.2 cl, 7 dwg

Description

Изобретение относится к средствам измерительной техники и может быть использовано при разработке и исследовании однофазных индукционных электросчетчиков, в частности, на чувствительность к высокочастотным составляющим тока в нагрузках.The invention relates to measuring equipment and can be used in the development and study of single-phase induction electric meters, in particular, on sensitivity to high-frequency current components in loads.

В промышленном производстве, на различных частных предприятиях и в быту нашли широкое распространение индукционные однофазные и трехфазные электросчетчики в качестве приборов учета электроэнергии (СО-2М, СО-И646М и другие).In industrial production, at various private enterprises and in everyday life, induction single-phase and three-phase electric meters are widely used as electricity metering devices (СО-2М, СО-И646М and others).

Известно, что чувствительность и точность их работы на используемой промышленной частоте 50 Гц достаточно высокая, однако эти характеристики существенно снижаются, если нагрузка в электросети флуктуирует с повышенной частотой (единицы и десятки килогерц). Это приводит к необходимости исследования зависимости правильного учета потребляемой электроэнергии от частоты прерываний электрического тока в нагрузках. До последнего времени этой проблеме не уделялось достаточного внимания со стороны разработчиков индукционных приборов учета электроэнергии, что допускает возможность хищения электроэнергии, масштабы которого стали угрожающими, а борьба с этим нередко сводится к росту тарифов на электроэнергию для покрытия неучтенно израсходованной электроэнергии, то есть к нейтрализации коммерческих потерь, исчисляемых сотнями миллиардов рублей ежегодно.It is known that the sensitivity and accuracy of their operation at the used industrial frequency of 50 Hz is quite high, however, these characteristics are significantly reduced if the load in the power grid fluctuates with an increased frequency (units and tens of kilohertz). This leads to the need to study the dependence of the correct metering of consumed electricity on the frequency of interruptions of electric current in loads. Until recently, this problem has not been given enough attention from the developers of induction energy metering devices, which allows for the theft of electricity, the scale of which has become menacing, and the fight against this often boils down to an increase in electricity tariffs to cover unaccounted for electricity, that is, to neutralize commercial losses in the hundreds of billions of rubles annually.

Методы борьбы с хищениями электроэнергии многообразны. Автором данной заявки были предложены эффективные способы снижения коммерческих потерь, связанных с хищением электроэнергии путем переключения фазного и нулевого проводников в месте подключения вводов с ответвлениями (перекидками) от воздушных линий ВЛ-0,4 кВ. В частности, предложен метод опломбирования фазного или нулевого проводников с соответствующими проводниками ответвлений от ВЛ-0,4 кВ [1, 2]. Это позволяет по оценочным расчетам сэкономить несколько десятков миллиардов рублей ежегодно при минимальных и одноразовых затратах бригадами энергоснабжающих организаций в порядке текущей эксплуатации.Methods of combating theft of electricity are diverse. The author of this application has proposed effective ways to reduce commercial losses associated with the theft of electricity by switching the phase and neutral conductors at the point of connection of the inputs with branches (jumps) from overhead lines of 0.4 kV overhead lines. In particular, a method for sealing phase or neutral conductors with corresponding branch conductors from OHL-0.4 kV was proposed [1, 2]. This allows, according to estimated estimates, to save several tens of billions of rubles annually at minimal and one-time costs by teams of energy supplying organizations in the order of current operation.

Предпринимались попытки ликвидации коммерческих потерь применением индукционных приборов учета с двумя токовыми обмотками в электросчетчиках (например, в однофазных приборах типа СЕ-200), расположенными в фазной и нулевой цепях, что, по мнению разработчиков таких приборов, исключает хищение электроэнергии путем вышеуказанного переброса фазного и нулевого проводников на вводах. Однако с помощью разработанных автором схем проверки чувствительности электросчетчиков с двумя токовыми обмотками возможно осуществлять хищение электроэнергии с использованием скрытого заземления [3, 4].Attempts have been made to eliminate commercial losses by using induction metering devices with two current windings in electric meters (for example, in single-phase devices of the CE-200 type) located in phase and zero circuits, which, according to the developers of such devices, excludes theft of electricity by means of the aforementioned phase and zero conductors at the inputs. However, using the schemes developed by the author for checking the sensitivity of electric meters with two current windings, it is possible to carry out the theft of electricity using hidden grounding [3, 4].

Известны «экзотические» способы хищения электроэнергии с помощью специальных схем, не связанных ни с перебросом фазного и нулевого проводников на вводах, ни с использованием скрытого заземляющего устройства, ни с достаточно редко используемым потребителями прямого наброса на проводники ответвлений от ВЛ-0,4 кВ либо на сами проводники линии электропередачи (например, при электросварочных работах). Такие электронные схемы используют высокочастотное прерывание тока сети, заряжающего емкостный накопитель за первую и третью четверти периода, и последующий экспоненциальный без прерываний разряд емкостного накопителя обратно в сеть через прибор учета электроэнергии во второй и четвертой четвертях периода, диск которого при этом вращается в обратном направлении, либо остается неподвижным, если прибор учета снабжен храповым механизмом, исключающим обратный ход диска счетчика, хотя при этом потребляется нагрузкой определенная мощность. Величина не учитываемой электроэнергии в этом случае определяется параметрами емкостного накопителя и частотой прерываний тока в первой третьей четвертях периода сетевого напряжения. Последнее обстоятельство и является объектом исследования в заявляемом техническом решении.There are known “exotic” methods of theft of electricity using special circuits that are neither related to transfer of phase and zero conductors at the inputs, nor using a hidden grounding device, nor are consumers rarely used to directly direct branch conductors from 0.4 kV OHL or on the conductors of the power line itself (for example, during electric welding). Such electronic circuits use high-frequency interruption of the current of the network charging the capacitive storage for the first and third quarters of the period, and the subsequent exponentially non-interruption discharge of the capacitive storage back to the network through the metering device in the second and fourth quarters of the period, the disk of which rotates in the opposite direction, or it remains stationary if the meter is equipped with a ratchet mechanism that excludes the counter disk’s reverse stroke, although a certain power is consumed by the load s. The value of electricity not taken into account in this case is determined by the capacitive storage parameters and the frequency of current interruptions in the first third quarters of the mains voltage period. The latter circumstance is the object of study in the claimed technical solution.

Целью изобретения является оценка точности правильного учета потребляемой электроэнергии индукционными электросчетчиками как функции частоты прерываний тока в нагрузке.The aim of the invention is to assess the accuracy of the correct metering of consumed electricity by induction electric meters as a function of the frequency of current interruptions in the load.

Указанная цель достигается в устройстве для проверки работы однофазных индукционных электросчетчиков, содержащем правильно подключенный к электросети однофазный индукционный электросчетчик, выход которого через предохранители подсоединен к регулируемой активной нагрузке, отличающемся тем, что фазный и нулевой проводники дополнительно подключены к накопительному конденсатору соответственно через две цепи параллельно включенных силового транзистора и симистора, переходы «база-эмиттер» силовых транзисторов трансформаторно подключены к высокочастотному импульсному генератору с регулируемой частотой следования импульсов в форме меандра, выход которого также подключен к электронному частотомеру, управляющие переходы симисторов связаны с соответствующими согласующими усилителями, фазный проводник также дополнительно соединен с входом блока управления симисторами, первый выход которого соединен с входом согласующего усилителя фазной цепи через разделяющий оптрон, а второй - со входом согласующего усилителя нулевой цепи непосредственно.This goal is achieved in a device for checking the operation of single-phase induction electric meters, containing a correctly connected single-phase induction electric meter, the output of which is connected via fuses to an adjustable active load, characterized in that the phase and neutral conductors are additionally connected to the storage capacitor, respectively, through two circuits connected in parallel power transistor and triac, base-emitter transitions of power transistors transformer conn They are connected to a high-frequency pulse generator with an adjustable pulse repetition rate in the form of a meander, the output of which is also connected to an electronic frequency meter, the control transistors of the triacs are connected to the corresponding matching amplifiers, the phase conductor is also additionally connected to the input of the triac control unit, the first output of which is connected to the input of the matching amplifier phase circuit through a separating optocoupler, and the second with the input of the matching amplifier of the zero circuit directly.

Устройство отличается тем, что блок управления симисторами включает фазосдвигающие RC-цепи, первый и второй компараторы, первый и второй инверторы и первую и вторую схемы совпадений, фазный проводник связан с входом первого компаратора и началом фазосдвигающих RC-цепей, конец которых подключен к входу второго компаратора, входы первой схемы совпадений подключены к выходу первого компаратора и к выходу второго инвертора, вход которого соединен с выходом второго компаратора, входы второй схемы совпадений подключены к выходам второго компаратора и выходу первого инвертора, вход которого соединен с выходом первого компаратора, причем фазосдвигающие RC-цепи осуществляют сдвиг фазы сетевого напряжения на π/2, а инвертирующие выходы первой и второй схем совпадений образуют соответственно первый и второй выходы блока управления симисторами.The device is characterized in that the triac control unit includes phase-shifting RC circuits, first and second comparators, first and second inverters and first and second coincidence circuits, a phase conductor is connected to the input of the first comparator and the beginning of phase-shifting RC circuits, the end of which is connected to the input of the second comparator, the inputs of the first match circuit are connected to the output of the first comparator and to the output of the second inverter, the input of which is connected to the output of the second comparator, the inputs of the second match circuit are connected to the outputs of the second computer Ator and the output of the first inverter having an input connected to the output of the first comparator, wherein the RC-circuit phase shifters shift is performed on the mains voltage phase π / 2, and the inverting outputs of the first and second coincidence circuits respectively form first and second outputs of the control unit triacs.

Достижение поставленной цели объясняется неравенством учитываемой однофазным индуктивным электросчетчиком энергии при заряде накопительного конденсатора прерывистым током в первой четверти положительного полупериода, а также в третьей четверти отрицательного полупериода сетевого напряжения, и энергии плавного разряда этого накопительного конденсатора в течение соответственно второй и четвертой четвертей периода, при котором по показаниям электросчетчика создается впечатление, что источником переменного тока является не питающая электросеть, а заявляемое устройство, к ней подключенное. Указанное различие этих энергий пропорционально емкости используемого накопительного конденсатора и является исследуемой функцией частоты прерываний зарядного тока в накопительном конденсаторе.Achieving this goal is explained by the inequality of the energy taken into account by a single-phase inductive electric meter when charging the storage capacitor with a discontinuous current in the first quarter of the positive half-cycle, as well as in the third quarter of the negative half-cycle of the mains voltage, and the smooth discharge energy of this storage capacitor during the second and fourth quarters of the period, respectively, at which according to the readings of the electric meter, it seems that the AC source is not power network, and the inventive device connected to it. The indicated difference in these energies is proportional to the capacitance of the storage capacitor used and is the investigated function of the frequency of interruptions of the charging current in the storage capacitor.

Заявляемое устройство поясняется его схемой и графиками.The inventive device is illustrated by its diagram and graphs.

На рис.1 представлена схема заявляемого технического решения, состоящая из:Figure 1 shows a diagram of the claimed technical solution, consisting of:

1 - исследуемого однофазного индукционного электросчетчика,1 - investigated single-phase induction electric meter,

2 - ввода, фазный проводник которого соединен с клеммой №1 электросчетчика, а нулевой - с клеммой №3 при отсчете клемм слева направо,2 - input, the phase conductor of which is connected to terminal No. 1 of the meter, and zero - to terminal No. 3 when counting the terminals from left to right,

3 - воздушной линии электропередачи ВЛ-0,4 кВ, к которой подсоединен ввод 2,3 - overhead power transmission line VL-0.4 kV, to which input 2 is connected,

4 - предохранителей в фазной и нулевой цепях с выходов электросчетчика (соответственно с его клемм №2 и №4),4 - fuses in the phase and zero circuits from the outputs of the meter (respectively, with its terminals No. 2 and No. 4),

5 - регулируемой активной нагрузки RH (ток в нагрузке и напряжение на ней измеряются соответственно амперметром и вольтметром переменного тока),5 - adjustable active load R H (the current in the load and the voltage on it are measured respectively by an ammeter and an alternating current voltmeter),

6 - первого силового транзистора фазной цепи (T1),6 - the first power transistor of the phase circuit (T 1 ),

7 - первого симистора фазной цепи (D1),7 - the first triac phase circuit (D 1 ),

8 - накопительного конденсатора (СH),8 - storage capacitor (C H ),

9 - второго силового транзистора нулевой цепи (Т2),9 - the second power transistor of the zero circuit (T 2 ),

10 - второго симистора нулевой цепи (D2),10 - the second triac of the zero circuit (D 2 ),

11 - первого согласующего усилителя фазной цепи (СУ-1),11 - the first matching amplifier phase circuit (SU-1),

12 - второго согласующего усилителя нулевой цепи (СУ-2),12 - second matching amplifier zero circuit (SU-2),

13 - высокочастотного импульсного трансформатора с раздельными вторичными обмотками для разделения фазной и нулевой цепей управления,13 - high-frequency pulse transformer with separate secondary windings for the separation of phase and zero control circuits,

14 - высокочастотного импульсного генератора с регулируемой частотой следования импульсов в форме меандра (то есть со скважностью, равной двум),14 - high-frequency pulse generator with an adjustable pulse repetition rate in the form of a meander (that is, with a duty cycle equal to two),

15 - электронного частотомера,15 - electronic frequency meter,

16 - блока управления симисторами,16 - control unit triacs,

17 - разделительного оптрона.17 - separation optocoupler.

На рис.2 изображена блок-схема блока управления симисторами, включающая следующие элементы и блоки:Figure 2 shows a block diagram of a triac control unit, including the following elements and blocks:

18 - первый компаратор,18 is the first comparator,

19 - второй компаратор,19 is a second comparator,

C1 и С2 - конденсаторы фазосдвигающих цепей,C 1 and C 2 are phase-shifting capacitors,

R1, R2 - активные сопротивления фазосдвигающий цепей (R1 - регулируемое сопротивление для точной подстройки сдвига фазы),R 1 , R 2 - active resistance phase-shifting circuits (R 1 - adjustable resistance to fine-tune phase shift),

20 - первая схема совпадения типа 2И-Не,20 is a first coincidence scheme of type 2I-He,

21 - вторая схема совпадений типа 2И-Не,21 is a second coincidence scheme of type 2I-He,

22 - первый инвертор (схема Не),22 - the first inverter (circuit He),

23 - второй инвертор (схема Не).23 - second inverter (circuit He).

На рис.3 представлены временные диаграммы работы блока управления симисторами D1 и D2. На первом и втором графиках представлены импульсные сигналы U1 и U2, образующиеся на выходах первого и второго компараторов. На третьем и четвертом графиках представлены сформированные управляющие сигналы, действующие на первом и втором выходах блока управления симисторами.Figure 3 shows the timing diagrams of the control unit triac D 1 and D 2 . The first and second graphs show the pulsed signals U 1 and U 2 generated at the outputs of the first and second comparators. The third and fourth graphs show the generated control signals acting on the first and second outputs of the triac control unit.

На рис.4 изображен один полный период сетевого напряжении U(t) с периодом T. На рис.5 изображена непрерывная последовательность импульсных напряжений UГ(t), вырабатываемых высокочастотным импульсным генератором с регулируемой частотой следования импульсов в форме меандра и используемых для управления работой первого и второго силовых транзисторов 6 и 9 (рис.1) в ключевом режиме.Figure 4 shows one complete period of the mains voltage U (t) with period T. Figure 5 shows a continuous sequence of pulse voltages U Г (t) generated by a high-frequency pulse generator with an adjustable pulse repetition rate in the form of a meander and used to control the operation of the first and second power transistors 6 and 9 (Fig. 1) in the key mode.

На рис.6 представлен график напряжения на накопительном конденсаторе 8 (СН) в режимах заряда и разряда. Пунктирными линиями обозначены циклы прерывистого заряда-перезаряда соответственно в первой и третьей четвертях периода сетевого напряжения, а гладкими кривыми - циклы непрерывного во времени разряда накопительного конденсатора соответственно во второй и четвертой четвертях периода.Figure 6 shows a graph of the voltage across the storage capacitor 8 (C H ) in charge and discharge modes. Dashed lines denote discontinuous charge-recharge cycles in the first and third quarters of the mains voltage period, respectively, and smooth curves indicate the cycles of a continuous continuous discharge of the storage capacitor in the second and fourth quarters of the period, respectively.

На рис.7 приведен исследуемый с помощью данного устройства вид функции ΔРСP(f)/PH при каком-то неизменном значении сопротивления нагрузки 5 (RH), величину которого можно регулировать, в функции частоты f импульсного генератора 14, измеряемой электронным частотомером 15.Fig. 7 shows the form of the function ΔР СP (f) / P H studied using this device for some constant value of the load resistance 5 (R H ), the value of which can be adjusted, as a function of the frequency f of the pulse generator 14, measured by the electronic frequency meter fifteen.

Рассмотрим работу предлагаемой схемы (рис.1).Consider the work of the proposed scheme (Fig. 1).

Известно, что непосредственное включение в питающую сеть переменного тока накопительного конденсатора 8, являющегося почти идеальным реактивным элементом, приводит к циркуляции тока в сети с двойной частотой 2 F, где F - частота сети. При этом потребляется лишь реактивная энергия

Figure 00000001
, где UO - действующее напряжение сети, t - время включения реактивной нагрузки. При этом однофазный индукционный счетчик активной энергии учет электроэнергии не производит (его счетный механизм неподвижен).It is known that the direct connection of a storage capacitor 8, which is an almost ideal reactive element, into the AC mains supply, leads to current circulation in the network with a double frequency of 2 F, where F is the frequency of the network. In this case, only reactive energy is consumed.
Figure 00000001
where U O is the operating voltage of the network, t is the reactive load on time. At the same time, a single-phase induction active energy meter does not produce electricity metering (its counter mechanism is stationary).

При непосредственном подключении к сети активного сопротивления нагрузки 5 (RH) такой электросчетчик будет фиксировать с достаточной степенью точности расходуемую энергию в активной нагрузке, равную

Figure 00000002
, что дополнительно контролируется по показаниям встроенных в схему амперметра и вольтметра и с использованием хронометра (часов).When directly connected to the network of the active resistance of the load 5 (R H ), such an electric meter will record with a sufficient degree of accuracy the energy spent in the active load, equal to
Figure 00000002
, which is additionally controlled by the readings of the ammeter and voltmeter built into the circuit and using the chronometer (hours).

Известно, что индукционные электросчетчики обладают существенным недостатком по учету электроэнергии в случае, если протекающий в нагрузке ток прерывается с достаточно высокой частотой f >> F. При этом с ростом частоты прерываний тока существенно занижаются показания электросчетчика против реально расходуемой энергии. Поэтому возникает задача по оценке работы индукционных электросчетчиков (приборов учета электроэнергии) в функции частоты f прерываний тока в нагрузке.It is known that induction meters have a significant drawback in accounting for electricity if the current flowing in the load is interrupted with a sufficiently high frequency f >> F. Moreover, with an increase in the frequency of current interruptions, the readings of the meter against the actually consumed energy are significantly underestimated. Therefore, the problem arises of evaluating the operation of induction electric meters (electricity meters) as a function of the frequency f of current interruptions in the load.

Указанный недостаток индукционных приборов учета электроэнергии используют недобросовестные пользователи в целях неконтролируемого хищения электроэнергии путем заряда накопительного конденсатора 8 (рис.1) прерывистым током в первой и третьей четвертях периодов сетевого напряжения (рис.4) и его разряда плавно изменяющимся напряжением (без прерываний тока) соответственно во второй и четвертой четвертях периодов. При этом в первой и третьей четвертях периодов прибор учета сильно занижает учет потребленной электроэнергии, а во второй и четвертой четвертях периодов, когда накопительный конденсатор 8 отдает в сеть потребленную им энергию обратно, прибор учета работает нормально с его паспортизованной точностью. Если приборы учета старого типа (такие как СО-2М, СО-И646М и другие) имеют дисковую структуру без стопора обратного хода, то в такой схеме диск прибора учета будет вращаться в обратном направлении, создавая впечатление, что не электросеть является поставщиком электроэнергии, а само устройство. Иначе говоря, показания по ранее израсходованной электроэнергии будут уменьшаться в таких счетчиках. Если электросчетчики имеют стопоры обратного хода диска (типа храповых колес), то показания электросчетчика при реально включенной активной нагрузке будут либо явно заниженными, либо счетный механизм может даже быть остановлен, если активно потребляемая мощность будет меньше или равна разностной средней мощности ΔРCP=UO I - РУЧ, где РУЧ - учитываемая электросчетчиком мощность, заниженная применением рассматриваемой схемы, I и UO - ток и действующее напряжение по показаниям приборов (амперметра и вольтметра).The indicated drawback of induction electricity metering devices is used by unscrupulous users for the purpose of uncontrolled theft of electricity by charging the storage capacitor 8 (Fig. 1) with an intermittent current in the first and third quarters of the mains voltage periods (Fig. 4) and its discharge with a continuously changing voltage (without current interruptions) respectively, in the second and fourth quarters of the periods. Moreover, in the first and third quarters of the periods the metering device underestimates the metering of consumed electricity, and in the second and fourth quarters of the periods when the storage capacitor 8 transfers the energy it consumed back to the network, the metering device works normally with its certified accuracy. If the metering devices of the old type (such as СО-2М, СО-И646М and others) have a disk structure without a backstop, then in such a scheme the disk of the metering device will rotate in the opposite direction, giving the impression that it is not the mains electricity supplier, but the device itself. In other words, readings on previously consumed electricity will decrease in such meters. If the meters have disk reverse stops (such as ratchet wheels), then the readings of the meter when the active load is actually switched on will either be clearly underestimated, or the counter can even be stopped if the actively consumed power is less than or equal to the difference average power ΔР CP = U O I - P UCH , where P UCH - the power taken into account by the electric meter, underestimated by the use of the circuit in question, I and U O - current and current voltage according to the readings of the instruments (ammeter and voltmeter).

Степень занижения показаний в таких электросчетчиках будет существенно зависеть от частоты f прерываний тока при заряде накопительного конденсатора 8 (рис.1), что является предметом исследований с использованием заявляемого устройства. Это необходимо при разработке новых индукционных приборов учета электроэнергии.The degree of underestimation of the readings in such electric meters will substantially depend on the frequency f of current interruptions when the storage capacitor 8 is charged (Fig. 1), which is the subject of research using the inventive device. This is necessary when developing new induction electricity meters.

Прерывание зарядного тока в накопительном конденсаторе осуществляется с помощью силовых транзисторов 6 и 9 (T1 и Т2), работающих в ключевом режиме, на переходах «база-эмиттер» которых подаются высокочастотные импульсные сигналы с выхода высокочастотного импульсного генератора 14 с регулируемой частотой f через высокочастотный импульсный трансформатор 13 с двумя раздельными (изолированными друг от друга) вторичными обмотками. Параллельно этим силовым транзисторам включены симисторы 7 и 10 (D1 и D2), которые по сигналам с выходов блока управления симисторами 16 являются либо полностью открытыми (Откр.), либо полностью закрытыми (Закр.) (то есть также работают в ключевом режиме, но на частоте 2 F << f). Порядок работы симисторов виден из приводимой ниже таблицы.The interruption of the charging current in the storage capacitor is carried out using power transistors 6 and 9 (T 1 and T 2 ) operating in the key mode, at the base-emitter junctions of which high-frequency pulse signals are supplied from the output of the high-frequency pulse generator 14 with an adjustable frequency f through high-frequency pulse transformer 13 with two separate (isolated from each other) secondary windings. Parallel to these power transistors, triacs 7 and 10 (D 1 and D 2 ) are turned on, which, according to the outputs from the control unit of the triacs 16, are either fully open (Open) or completely closed (Close) (that is, they also work in key mode but at a frequency of 2 F << f). The operating procedure of the triacs is visible from the table below.

ТаблицаTable Интервал времениTime interval Симистор D1 Triac D 1 Симистор D2 Triac D 2 t=0…T/4t = 0 ... T / 4 Закр.Close Откр.Revelation t=T/4…T/2t = T / 4 ... T / 2 Откр.Revelation Откр.Revelation t=T/2…3T/4t = T / 2 ... 3T / 4 Откр.Revelation Закр.Close t=3T/4…Tt = 3T / 4 ... T Откр.Revelation Откр.Revelation

Отметим, что при открытом состоянии симисторов 7 или 10 параллельно включенные с ними силовые транзисторы 6 или 9 не оказывают никакого влияния на сопротивление соответствующей цепи (фазной или нулевой), то есть не прерывают тока. Напротив, кода симистор заперт, то соответствующий ему силовой транзистор выполняет функции прерывания тока.Note that when the triacs 7 or 10 are open, the power transistors 6 or 9 connected in parallel with them do not have any effect on the resistance of the corresponding circuit (phase or zero), that is, they do not interrupt the current. On the contrary, when the triac is locked, the corresponding power transistor performs the function of interrupting current.

Так, в первой четверти периода (при положительной полуволне) симистор D1 закрыт, а симистор D2 открыт. Поэтому накопительный конденсатор 8 заряжается прерывистым током, и прибор учета занижает свои показания. Во второй четверти периода накопительный конденсатор СН возвращает накопленный в нем заряд обратно в сеть при открытых симисторах D1 и D2, то есть без прерываний тока, и прибор учета ведет обратный учет отдаваемой энергии, занижая общие показания прибора учета. В третьей четверти периода (при отрицательной полуволне) симистор D1 закрыт, а симистор D2 открыт, и накопительный конденсатор перезаряжается (с обратным знаком полярности) прерывистым током с помощью силового транзистора Т2, а в четвертой четверти он разряжается обратно в сеть при открытых симисторах D1 и D2, как это следует из приведенной выше таблицы и из рис.6.So, in the first quarter of the period (with a positive half-wave) the triac D 1 is closed, and the triac D 2 is open. Therefore, the storage capacitor 8 is charged with intermittent current, and the meter lowers its readings. In the second quarter of the period, the storage capacitor C H returns the charge accumulated in it back to the network with open triacs D 1 and D 2 , that is, without current interruptions, and the meter takes back records of the energy supplied, underestimating the total readings of the meter. In the third quarter of the period (with a negative half-wave), the triac D 1 is closed, and the triac D 2 is open, and the storage capacitor is recharged (with the opposite polarity sign) with an intermittent current using a power transistor T 2 , and in the fourth quarter it is discharged back to the network when open triac D 1 and D 2 , as follows from the above table and from Fig. 6.

Использование параллельного включения симисторов и соответствующих им силовых транзисторов позволяет упростить схему блока управления симисторами при непрерывной подаче управляющих импульсных сигналов на переходы «база-эмиттер» силовых транзисторов.The use of parallel switching of the triacs and the corresponding power transistors allows us to simplify the circuit of the triac control unit while continuously supplying control pulse signals to the base-emitter junctions of the power transistors.

Кратко рассмотрим работу блок-схемы, представленную на рис.2.Briefly consider the work of the flowchart shown in Fig. 2.

Для получения управляющих симисторами сигналов согласно приведенной выше таблице необходимо сформировать синусоидальный сигнал частоты F сети, сдвинутый по фазе на π/2. Это достигается с помощью двух фазосдвигающих RC-цепочек (R1 C1 и R2 С2), включенных к фазному проводнику через разделительный конденсатор (не показанный на схеме) последовательно. Каждая из таких цепочек осуществляет сдвиг фазы на π/4, а точная подстройка проводится с помощью переменного резистора R1. Два синусоидальных напряжения затем поступают на первый 18 и второй 19 компараторы - усилители-ограничители, форма выходных сигналов которых указана на рис.3 - буквами U1 и U2 соответственно. На основе алгебры логики легко понять, как с помощью схем совпадения 20 и 21 (типа 2И-Не) и инверторов 22 и 23 (типа Не) образуются необходимые сигналы управления на первом и втором выходах блока управления симисторами, представленные на рис.3 с буквами U3 и U4 соответственно.To obtain triac control signals according to the table above, it is necessary to form a sinusoidal signal of the frequency F of the network, phase shifted by π / 2. This is achieved using two phase-shifting RC circuits (R 1 C 1 and R 2 C 2 ) connected to the phase conductor through an isolation capacitor (not shown in the diagram) in series. Each of these chains carries out a phase shift by π / 4, and the fine tuning is carried out using a variable resistor R 1 . Two sinusoidal voltages are then supplied to the first 18 and second 19 comparators - limiters, the shape of the output signals of which are shown in Fig. 3 - with the letters U 1 and U 2, respectively. Based on the algebra of logic, it is easy to understand how, using the matching circuits 20 and 21 (type 2I-He) and inverters 22 and 23 (type He), the necessary control signals are generated at the first and second outputs of the triac control unit, shown in Fig. 3 with letters U 3 and U 4, respectively.

Поскольку фазный проводник по отношению к нулевому имеет высокий потенциал, первый выход блока управления симисторами соединен с первым согласующим усилителем 11 (СУ-1) через оптрон 17, а второй выход блока подключен ко второму согласующему усилителю 12 (СУ-2) непосредственно.Since the phase conductor has a high potential with respect to the zero, the first output of the triac control unit is connected to the first matching amplifier 11 (SU-1) through an optocoupler 17, and the second output of the block is connected directly to the second matching amplifier 12 (SU-2).

Регулировкой частоты f высокочастотном импульсном генераторе в диапазоне f=2…30 кГц изменяют частоту прерываний зарядного тока в накопительном конденсаторе 8 (СH) и производят при заданной активной нагрузке 5 (RH) учет израсходованной электроэнергии по показаниям амперметра и вольтметра за некоторое время ΔTСЧ, и затем сравнивают эти результаты с показаниями индукционного электросчетчика, определяя разностную среднюю мощность ΔPСР(f) как функцию частоты прерываний зарядного тока. Как показала практика, расхождение величин энергии при прерывании тока и без такового может доходить до соотношения 1:4. Это означает, что с помощью заявляемого устройства можно на приборах учета типа СО-2М, СО-И646М и других осуществить либо замедление вращения диска, либо его останову при включенной активной нагрузке, либо реверсировать вращение диска (отмотка показаний) в зависимости от применяемой емкости накопительного конденсатора СИ при подборе частоты прерываний f зарядного тока.By adjusting the frequency f of the high-frequency pulse generator in the range f = 2 ... 30 kHz, the frequency of interruptions of the charging current in the storage capacitor 8 (C H ) is changed and, for a given active load 5 (R H ), the consumed electricity is taken into account according to the readings of the ammeter and voltmeter for some time ΔT MF, and then compare these results with the readings of the induction electric meter, determining the difference average power ΔP CP (f) as a function of the frequency of interruptions of the charging current. As practice has shown, the discrepancy between the energy values during and without current interruption can reach a ratio of 1: 4. This means that using the inventive device, on metering devices of the type СО-2М, СО-И646М and others, it is possible to either slow down the rotation of the disk, or stop it when the active load is on, or reverse the rotation of the disk (unwinding of indications) depending on the applied storage capacity capacitor C AND when selecting the frequency of interruptions f of the charging current.

В оптимальном случае, то есть при правильном подборе частоты прерываний f* зарядного тока в накопительном конденсаторе СН, неучтенная мощность при подключении активной нагрузки может составлять величину

Figure 00000003
Легко понять, что при выборе сопротивления активной нагрузки RH счетчик будет остановлен, если емкость накопительного конденсатора 8 выбрать из условия
Figure 00000004
, откуда получим: СH=1/1,5RHF=0,67/RHF. Так, при неучитываемом потреблении электроэнергии мощностью PH=2 кВт (диск счетчика не вращается) при действующем напряжении сети UO=220 В и частоте сети F=50 Гц, сопротивление активной нагрузки равно
Figure 00000005
и емкость накопительного конденсатора должна быть выбрана равной СH≈0,67/RHF=0,67*/24,2*50=0,000554 Ф=554 мкФ.In the optimal case, that is, with the correct selection of the frequency of interruptions f * of the charging current in the storage capacitor C N , the unaccounted power when connecting an active load can be
Figure 00000003
It is easy to understand that when choosing the resistance of the active load R H the counter will be stopped if the capacity of the storage capacitor 8 is selected from the condition
Figure 00000004
, whence we get: С H = 1 / 1,5R H F = 0,67 / R H F. So, with unaccounted for power consumption with a power of P H = 2 kW (the meter’s disk does not rotate) with the mains voltage U O = 220 V and network frequency F = 50 Hz, the resistance of the active load is
Figure 00000005
and the capacitance of the storage capacitor should be chosen equal to C H ≈0.67 / R H F = 0.67 * / 24.2 * 50 = 0.000554 F = 554 μF.

Отметим, что накопительный конденсатор 5 должен допускать работу на переменном токе повышенной частоты и иметь рабочее напряжение около 400 В. На эти же обратные напряжения должны быть рассчитаны силовые транзисторы и симисторы.Note that the storage capacitor 5 must be able to operate on alternating current of increased frequency and have an operating voltage of about 400 V. Power transistors and triacs should be calculated for these reverse voltages.

При сегодняшнем состоянии потребительских (бытовых) электросетей более половины страны оснащено однофазными индукционными приборами учета электроэнергии, поэтому опасность хищения электроэнергии весьма велика, выражается в колоссальных коммерческих потерях. Поэтому стоит задача оценки ситуации и разработки новых более совершенных приборов учета, менее чувствительных или нечувствительных совсем к прерыванию зарядного тока в конденсаторных схемах для снижения показаний электросчетчиков при хищении электроэнергии.With the current state of consumer (household) power grids, more than half of the country is equipped with single-phase induction meters for electricity metering, so the risk of theft of electricity is very high, expressed in enormous commercial losses. Therefore, the task is to assess the situation and develop new, more advanced metering devices that are less sensitive or completely insensitive to interruption of the charging current in capacitor circuits to reduce the readings of electricity meters during the theft of electricity.

Проверка чувствительности приборов учета электроэнергии осуществляется установкой накопительного конденсатора 8 емкостью, например, в 100 мкФ и подборе активной нагрузки 5 (мощный реостат) до полной остановки диска в индукционном приборе учета и регулировкой частоты f в высокочастотном импульсном генераторе 14, измеряемой электронным частотомером 15, при которой сопротивление резистора 5 не может быть уже снижено, если диск прибора учета остается неподвижным. По экспериментальным данным строится график, ориентировочный вид которого дан на рис.7.The sensitivity of electricity metering devices is checked by installing a storage capacitor 8 with a capacity of, for example, 100 μF and selecting an active load 5 (powerful rheostat) until the disk completely stops in the induction meter and adjusts the frequency f in the high-frequency pulse generator 14, measured by the electronic frequency counter 15, at which the resistance of the resistor 5 cannot already be reduced if the disk of the meter remains stationary. Based on experimental data, a graph is constructed, an approximate view of which is given in Fig. 7.

При этом определяется диапазон частот прерываний зарядного тока в накопительном конденсаторе, в пределах которого электросчетчик наиболее уязвим с точки зрения возможности хищения электроэнергии.In this case, the frequency range of interruptions of the charging current in the storage capacitor is determined, within which the meter is most vulnerable from the point of view of the possibility of theft of electricity.

Коммерческие потери электроэнергии, связанные с хищением, столь масштабны, что возникает потребность разработки эффективных мер защиты приборов учета электроэнергии от неконтролируемого и неучитываемого ее потребления. Меры по подъему тарифов на электроэнергию не могут быть признаны достаточными, но лишь могут привести к излишней и опасной социальной напряженности.Commercial losses of electricity associated with theft are so widespread that there is a need to develop effective measures to protect electricity meters from uncontrolled and unaccounted for its consumption. Measures to raise electricity tariffs cannot be deemed sufficient, but can only lead to excessive and dangerous social tension.

ЛитератураLiterature

1. Меньших О.Ф., Способ борьбы с хищениями электроэнергии. Патент РФ №2208795, опубл. в №20 от 20.07.2003.1. Smaller OF, Method of combating theft of electricity. RF patent No. 2208795, publ. in no.20 of 07.20.2003.

2. Меньших О.Ф., Способ борьбы с хищениями электроэнергии (Способ Меньших), Патент РФ №2308726, опубл. в №29 от 20.10.2007.2. Smaller OF, the Method of combating theft of electricity (Method of Smaller), RF Patent No. 2308726, publ. No. 29 dated 10/20/2007.

3. Меньших О.Ф., Устройство для проверки чувствительности электронного электросчетчика с двумя токовыми цепями с активной нагрузкой и реактивной компенсацией, Патент №2338217, опубл. №31 от 10.11.2008.3. Smaller OF, Device for checking the sensitivity of an electronic meter with two current circuits with active load and reactive compensation, Patent No. 2338217, publ. No. 31 dated November 10, 2008.

4. Меньших О.Ф., Способ проверки работоспособности электронного счетчика электроэнергии с двумя токовыми измерительными цепями и схема его осуществления, Патент №2344428, опубл. №02 от 20.01.2009.4. Smaller OF, Method for verifying the operability of an electronic electricity meter with two current measuring circuits and a scheme for its implementation, Patent No. 2344428, publ. No. 02 dated January 20, 2009.

Данные патентного поискаPatent Search Data

DE 4235722 А, 14.04.1994DE 4235722 A, 04/14/1994

ЕР 0100694 А, 15.02.1984EP 0100694 A, 02.15.1984

Claims (2)

1. Устройство для проверки работы однофазных индукционных электросчетчиков, содержащее правильно подключенный к электросети однофазный индукционный электросчетчик, выход которого через предохранители подсоединен к регулируемой активной нагрузке, отличающееся тем, что фазный и нулевой проводники дополнительно подключены к накопительному конденсатору соответственно через две цепи параллельно включенных силового транзистора и симистора, переходы «база-эмиттер» силовых транзисторов трансформаторно подключены к высокочастотному импульсному генератору с регулируемой частотой следования импульсов в форме меандра, выход которого также подключен к электронному частотомеру, управляющие переходы симисторов связаны с соответствующими согласующими усилителями, фазный проводник также дополнительно соединен с входом блока управления симисторами, первый выход которого соединен с входом согласующего усилителя фазной цепи через разделяющий оптрон, а второй - со входом согласующего усилителя нулевой цепи непосредственно.1. A device for checking the operation of single-phase induction electric meters, containing a correctly connected single-phase induction electric meter, the output of which is connected via fuses to an adjustable active load, characterized in that the phase and neutral conductors are additionally connected to the storage capacitor, respectively, through two circuits of parallel connected power transistor and triac, base-emitter junctions of power transistors are transformer connected to high-frequency an oscillator with an adjustable pulse repetition frequency in the form of a meander, the output of which is also connected to an electronic frequency meter, the control transitions of the triacs are connected to the corresponding matching amplifiers, the phase conductor is also additionally connected to the input of the control unit of the triacs, the first output of which is connected to the input of the matching amplifier of the phase circuit through a separating optocoupler, and the second with the input of the matching amplifier of the zero circuit directly. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что блок управления симисторами включает фазосдвигающие RC-цепи, первый и второй компараторы, первый и второй инверторы и первую и вторую схемы совпадений, фазный проводник связан с входом первого компаратора и началом фазосдвигающих RC-цепей, конец которых подключен к входу второго компаратора, входы первой схемы совпадений подключены к выходу первого компаратора и к выходу второго инвертора, вход которого соединен с выходом второго компаратора, входы второй схемы совпадений подключены к выходам второго компаратора и выходу первого инвертора, вход которого соединен с выходом первого компаратора, причем фазосдвигающие RC-цепи осуществляют сдвиг фазы сетевого напряжения на π/2, а инвертирующие выходы первой и второй схем совпадений образуют соответственно первый и второй выходы блока управления симисторами. 2. The device according to claim 1, characterized in that the triac control unit includes phase-shifting RC circuits, first and second comparators, first and second inverters and first and second coincidence circuits, a phase conductor connected to the input of the first comparator and the beginning of phase-shifting RC circuits , the end of which is connected to the input of the second comparator, the inputs of the first match circuit are connected to the output of the first comparator and to the output of the second inverter, the input of which is connected to the output of the second comparator, the inputs of the second match circuit are connected to the outputs of the second the first comparator and the output of the first inverter, the input of which is connected to the output of the first comparator, the phase-shifting RC circuits shifting the phase of the mains voltage by π / 2, and the inverting outputs of the first and second coincidence circuits form the first and second outputs of the triac control unit, respectively.
RU2011133832/28A 2011-08-11 2011-08-11 Device to inspect operation of single-phase induction electric counters RU2474825C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011133832/28A RU2474825C1 (en) 2011-08-11 2011-08-11 Device to inspect operation of single-phase induction electric counters

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011133832/28A RU2474825C1 (en) 2011-08-11 2011-08-11 Device to inspect operation of single-phase induction electric counters

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2474825C1 true RU2474825C1 (en) 2013-02-10

Family

ID=49120525

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2011133832/28A RU2474825C1 (en) 2011-08-11 2011-08-11 Device to inspect operation of single-phase induction electric counters

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2474825C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2552541C1 (en) * 2014-05-26 2015-06-10 Олег Фёдорович Меньших Device for verification of electricity metering by induction electricity meters
RU2564689C1 (en) * 2014-08-12 2015-10-10 Олег Фёдорович Меньших Device for verification of inductive electric meters

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU1781628C (en) * 1990-10-08 1992-12-15 Ю.М.Поповкин и Н.И.Рогалева Active power meter
EP1065508A2 (en) * 1999-06-30 2001-01-03 Siemens Power Transmission &amp; Distribution, Inc. Tamper/power failure discrimination method and apparatus
US6362745B1 (en) * 1997-03-26 2002-03-26 Comverge Technologies, Inc. Method of detecting tamper of an electric meter
RU2181894C1 (en) * 2001-09-04 2002-04-27 Ульяновский государственный технический университет Electricity meter
RU2190859C2 (en) * 2000-12-04 2002-10-10 Открытое акционерное общество "Уральский приборостроительный завод" Computer-aided electricity metering and check-up system
RU2338217C1 (en) * 2007-06-22 2008-11-10 Олег Федорович Меньших Device for testing sensitivity of electronic electricity supply meter with two current circuits with resistive load and reactive compensation
US7692421B2 (en) * 2004-06-15 2010-04-06 Enel Distribuzione S.P.A. Control meter with safety deactivation

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU1781628C (en) * 1990-10-08 1992-12-15 Ю.М.Поповкин и Н.И.Рогалева Active power meter
US6362745B1 (en) * 1997-03-26 2002-03-26 Comverge Technologies, Inc. Method of detecting tamper of an electric meter
EP1065508A2 (en) * 1999-06-30 2001-01-03 Siemens Power Transmission &amp; Distribution, Inc. Tamper/power failure discrimination method and apparatus
RU2190859C2 (en) * 2000-12-04 2002-10-10 Открытое акционерное общество "Уральский приборостроительный завод" Computer-aided electricity metering and check-up system
RU2181894C1 (en) * 2001-09-04 2002-04-27 Ульяновский государственный технический университет Electricity meter
US7692421B2 (en) * 2004-06-15 2010-04-06 Enel Distribuzione S.P.A. Control meter with safety deactivation
RU2338217C1 (en) * 2007-06-22 2008-11-10 Олег Федорович Меньших Device for testing sensitivity of electronic electricity supply meter with two current circuits with resistive load and reactive compensation

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2552541C1 (en) * 2014-05-26 2015-06-10 Олег Фёдорович Меньших Device for verification of electricity metering by induction electricity meters
RU2564689C1 (en) * 2014-08-12 2015-10-10 Олег Фёдорович Меньших Device for verification of inductive electric meters

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9651603B2 (en) Method and power converter for determining cell capacitor degradation in a converter cell
BR102012000071A2 (en) SYSTEM AND SYSTEM TO CONTROL POWER QUALITY IN AC POWER
CN105406869B (en) Analog frequency conversion circuit, coulomb calculator and coulomb calculation method
EP3637115B1 (en) Method and apparatus for detecting capacitance value of filter capacitor in inverter
RU2456623C1 (en) Device for active energy electric metres verification
RU2521307C1 (en) Calibration device for induction electricity meters
RU2474825C1 (en) Device to inspect operation of single-phase induction electric counters
RU2577551C1 (en) Device for testing electric meters
RU2522706C1 (en) Bridge calibration device for induction-type electric meters of active energy
Geng et al. A hierarchic capacitor condition monitoring strategy for high-voltage modular multilevel converters
RU2521782C1 (en) Device to control electric meters
RU195897U1 (en) Compensating device with uninterruptible power supply function
Morsi Electronic reactive energy meters’ performance evaluation in environment contaminated with power quality disturbances
RU2532861C1 (en) Device for testing of inductive electric meters
Banshwar et al. Identification of harmonic sources using fuzzy logic
RU2572165C1 (en) Device for testing of electric meters
RU2552541C1 (en) Device for verification of electricity metering by induction electricity meters
RU2564689C1 (en) Device for verification of inductive electric meters
RU2474826C1 (en) Device to inspect sensitivity of inducation devices of power metering to frequency modulation of working current
RU2598773C1 (en) Device for testing inductive electric meters
RU2579529C1 (en) Device for controlling thyristors of bridge circuit of device for testing electric meters
Junput et al. Optimal technique for total harmonic distortion detection and estimation for smart meter
RU2582881C1 (en) Bidirectional triode thyristor control device of bridge circuit for checking metering of electric power by inductive electric meters
RU2581186C1 (en) Full-wave scheme for testing electricity meters for selection of electric power
RU2344428C1 (en) Method of checking work capability of static meter with two current measuring circuits and circuit of its realisation