RU2807018C1

RU2807018C1 - High-voltage direct-connection electric energy meter

Info

Publication number: RU2807018C1
Application number: RU2023108951A
Authority: RU
Inventors: Валерий Радомирович Пуздрин; Геннадий Сергеевич Кашков; Сергей Павлович Порватов
Original assignee: Валерий Радомирович Пуздрин; Геннадий Сергеевич Кашков; Сергей Павлович Порватов
Filing date: 2023-04-10
Publication date: 2023-11-08

Abstract

FIELD: measuring technology.

SUBSTANCE: invention relates to the digital instruments for measuring electrical energy in alternating current networks of industrial frequency at voltages from 6 to 35 kV. The technical result is the ability to monitor the metrological characteristics of a device without turning off the device and using external measuring instruments and generators of influences. The result is achieved by the fact that the proposed direct-connection high-voltage electric energy meter, unlike the prototype, additionally contains a circuit for monitoring the current through the power take-off capacitor, which includes a measuring resistor, two comparators and a timer for determining the pause duration of the power take-off current, and a circuit for setting the test signal of the current meter, which includes an additional winding on the current sensor and a current test signal generator.

EFFECT: ability to monitor the metrological characteristics of a device without turning off the device and using external measuring instruments and generators of influences.

2 cl, 2 dwg

Description

Заявляемое устройство относится к измерительной технике, а именно к цифровым приборам измерения электрической энергии в сетях переменного тока промышленной частоты при напряжениях от 6 до 35 кВ.The inventive device relates to measuring technology, namely to digital instruments for measuring electrical energy in alternating current networks of industrial frequency at voltages from 6 to 35 kV.

Существующие высоковольтные счетчики прямого включения и получающие распространение высоковольтные электронные трансформаторы наряду с несомненными преимуществами (отсутствие ферромагнитных трансформаторов напряжения и тока, подверженных влиянию электромагнитных импульсов и изменению ферромагнитных характеристик, влияющих на погрешность измерения электрических параметров, меньшие габариты и массу), имеют серьёзный недостаток, заключающийся в том, что для проведения периодического контроля метрологических характеристик требуется либо снятие устройства с линии и транспортировка в специализированную лабораторию, либо (по меньшей мере) отключение устройства от нагрузки и питающей сети и подключение к передвижной метрологической (поверочной) установке, обеспечивающей необходимые воздействия по напряжению и току.Existing high-voltage direct-connection meters and the increasingly widespread high-voltage electronic transformers, along with undoubted advantages (the absence of ferromagnetic voltage and current transformers, subject to the influence of electromagnetic pulses and changes in ferromagnetic characteristics, affecting the measurement error of electrical parameters, smaller dimensions and weight), have a serious drawback: in that to carry out periodic monitoring of metrological characteristics, it is necessary to either remove the device from the line and transport it to a specialized laboratory, or (at least) disconnect the device from the load and power supply network and connect it to a mobile metrological (verification) installation that provides the necessary voltage effects and current.

Известно устройство для измерения переменного тока в высоковольтной цепи с дистанционной передачей информации (см. патент RU № 115923, МПК G01R 19/00, опубликован 10.05.2012 г.), , содержащее источник питания, датчик тока, выполненный в виде измерительного шунта, включенного параллельно и имеющего непосредственный контакт с токопроводом, на котором производится измерение, и передатчик, при этом передача информации о величине измеряемого тока производится посредством аппаратуры связи по оптическому каналу или радиоканалу, а само устройство находится под потенциалом высокого напряжения в зоне отсутствия магнитных и электрических полей, отличающееся тем, что в него дополнительно введены микроконтроллер связи, содержащий аналогово-цифровой преобразователь, а также промежуточный или базовый сервер, низкочастотная катушка индуктивности, ограничитель перенапряжения, фильтрующий элемент источника питания с резервирующим конденсатором и стабилизирующий элемент источника питания, при этом источник питания выполнен в виде низковольтного трансформатора тока, включенного в токопровод, на котором производится измерение, причем обмотка низковольтного трансформатора тока параллельно подключена к ограничителю перенапряжения и через последовательно соединенные фильтрующий и стабилизирующий элементы источника питания к микроконтроллеру связи, а измерительный шунт последовательно соединен с низкочастотной катушкой индуктивности и также подключен к микроконтроллеру связи, при этом микроконтроллер связи соединен посредством аппаратуры связи и оптического канала или радиоканала с промежуточным или базовым сервером, причем микроконтроллер связи выполнен с возможностью «бесшовного» интегрирования устройства в автоматизированные системы управления, учета и контроля электроэнергии объекта энергетики, а само устройство расположено снаружи токопровода и размещено внутри экранирующего герметичного кожуха.A device is known for measuring alternating current in a high-voltage circuit with remote transmission of information (see patent RU No. 115923, IPC G01R 19/00, published on May 10, 2012), containing a power source, a current sensor, made in the form of a measuring shunt, switched on in parallel and having direct contact with the current conductor on which the measurement is being made, and a transmitter, while the transmission of information about the value of the measured current is carried out through communication equipment via an optical channel or radio channel, and the device itself is under a high voltage potential in an area without magnetic and electric fields, characterized in that it additionally contains a communication microcontroller containing an analog-to-digital converter, as well as an intermediate or base server, a low-frequency inductor, an overvoltage limiter, a power supply filter element with a backup capacitor and a power supply stabilizing element, wherein the power supply is made in in the form of a low-voltage current transformer included in the conductor on which the measurement is made, and the winding of the low-voltage current transformer is connected in parallel to the surge suppressor and through the series-connected filtering and stabilizing elements of the power source to the communication microcontroller, and the measuring shunt is connected in series to the low-frequency inductor and is also connected to a communication microcontroller, wherein the communication microcontroller is connected via communication equipment and an optical channel or radio channel to an intermediate or base server, wherein the communication microcontroller is configured to “seamlessly” integrate the device into automated control systems, accounting and control of electricity at an energy facility, and the device itself is located outside the conductor and placed inside a shielding sealed casing.

Известное устройство обеспечивает надежность работы при воздействии коммутационных и атмосферных перенапряжений в высоковольтной цепи, а также помех, наведенных токами короткого замыкания, имеет небольшие массогабаритные параметры, однако для его плановых поверок требуется отключение устройства от нагрузки и питающей сети, что связано с существенными трудозатратами, а в определенных случаях невозможно.The known device ensures reliable operation when exposed to switching and atmospheric overvoltages in a high-voltage circuit, as well as interference induced by short-circuit currents, has small weight and size parameters, however, for its scheduled verification it is necessary to disconnect the device from the load and the supply network, which is associated with significant labor costs, and in certain cases it is not possible.

Известен прибор учета высоковольтный (см. патент RU № 2727051, МПК G01R 21/00, G01D 4/00, опубликован 17.07.2020 г.), содержащий измерительные модули с оптическими выходами для передачи данных, источники питания, цепь тока каждого измерительного модуля подключена в соответствующий провод сети, а цепь напряжения подключена между этим проводом и точкой измерения напряжения сети, при этом по меньшей мере один из измерительных модулей дополнительно осуществляет обработку данных, получаемых от других измерительных модулей, отличающийся тем, что каждый измерительный модуль содержит передающий и приемный оптоэлектронные модули, комбинированный оптический кабель, содержащий оптические волокна и токоведущие жилы, при этом токоведущие жилы включены в цепь напряжения, а каждое оптическое волокно включено между передающим и приемным модулями соответствующих измерительных модулей и образует оптическую цепь с помощью оптических соединителей, размещаемых в зонах подключения цепей напряжения.A high-voltage metering device is known (see patent RU No. 2727051, IPC G01R 21/00, G01D 4/00, published July 17, 2020), containing measuring modules with optical outputs for data transmission, power supplies, the current circuit of each measuring module is connected into the corresponding network wire, and the voltage circuit is connected between this wire and the network voltage measurement point, while at least one of the measuring modules additionally processes data received from other measuring modules, characterized in that each measuring module contains transmitting and receiving optoelectronic modules, a combined optical cable containing optical fibers and current-carrying cores, wherein the current-carrying cores are included in the voltage circuit, and each optical fiber is connected between the transmitting and receiving modules of the corresponding measuring modules and forms an optical circuit using optical connectors placed in the voltage circuit connection areas .

Известный прибор учета позволяет исключить влияние внешних климатических и электромагнитных помех и увеличивает скорость обмена данными, однако контроль его метрологических характеристик невозможен без отключения от сети.The well-known metering device eliminates the influence of external climatic and electromagnetic interference and increases the speed of data exchange, however, monitoring its metrological characteristics is impossible without disconnecting from the network.

Известен способ контроля работоспособности счетчика активной электрической энергии (ЭЭ) (см. патент RU 2775865, МПК G01R22/06, G01R21/06, G01R35/04, опубликован 11.07.2022 г.) при котором для контроля работоспособности счетчика измеряют активную мощность электрической цепи, подают тестовый сигнал, измеряют суммарную активную мощность, определяют измеренную фиктивную активную мощность, погрешность измерения фиктивной активной мощности, сравнивают погрешность измерения фиктивной активной мощности с предельной погрешностью и формируют информацию о результате контроля работоспособности счетчика. Техническим результатом при реализации заявленного решения является повышение метрологической надежности, упрощение конструкции и возможность выполнения автоматического контроля работоспособности счетчика без прерывания контролируемой электрической цепи.There is a known method for monitoring the performance of an active electrical energy (EE) meter (see patent RU 2775865, IPC G01R22/06, G01R21/06, G01R35/04, published on July 11, 2022) in which, to monitor the performance of the meter, the active power of the electrical circuit is measured, a test signal is supplied, the total active power is measured, the measured fictitious active power is determined, the measurement error of the fictitious active power is compared, the measurement error of the fictitious active power is compared with the maximum error, and information is generated about the result of monitoring the performance of the meter. The technical result of implementing the claimed solution is to increase metrological reliability, simplify the design and the ability to automatically monitor the performance of the meter without interrupting the controlled electrical circuit.

Данный способ не обеспечивает контроля МХ измерителей напряжения, тока и реактивной мощности, а также не определяет МХ в установленном диапазоне питающих напряжений. Патент не определяет структуру счетчика и диапазоны изменения тестового воздействия. Кроме того, при параметрическом отказе делителя напряжения в канале измерителя напряжения фиктивные мощности также измеряются с погрешностью, что не позволяет применить данный патент для поверки счетчиков.This method does not provide control of the MC of voltage, current and reactive power meters, and also does not determine the MC in the established range of supply voltages. The patent does not define the structure of the counter and the ranges of change in the test effect. In addition, in the event of a parametric failure of the voltage divider in the voltage meter channel, fictitious powers are also measured with an error, which does not allow this patent to be used for calibrating meters.

Известны принятые в качестве ближайшего аналога интеллектуальные приборы учета электроэнергии РиМ384.ХХ (см. https://www.ao-rim.ru/public/files/cat_cnt_rim384/dat/RE_RiM_384.pdf), представляющие собой конструктивно идентичные высоковольтные счетчики электрической энергии прямого включения для электрических сетей напряжением 6/10кВ, монтирующиеся непосредственно на провода линии электропередач (ЛЭП) и измеряющие активную, реактивную и полную энергию в точке присоединения, а также токи, напряжения, фазовые сдвиги и другие энергетические параметры электрических цепей. Счетчики состоят из однофазных счетчиков электрической энергии, объединенных информационным радиоканалом, по которому счетчики обмениваются информацией и вычисляют значения активной, реактивной и полной энергии трехфазной сети. Каждый однофазный счетчик имеет следующие функциональные части:The smart electricity metering devices RiM384.XX, accepted as the closest analogue, are known (see https://www.ao-rim.ru/public/files/cat_cnt_rim384/dat/RE_RiM_384.pdf), which are structurally identical high-voltage electric energy meters of direct switches for electrical networks with a voltage of 6/10 kV, mounted directly on the wires of power lines (power lines) and measuring active, reactive and total energy at the point of connection, as well as currents, voltages, phase shifts and other energy parameters of electrical circuits. The meters consist of single-phase electric energy meters, united by a radio information channel, through which the meters exchange information and calculate the values of active, reactive and apparent energy of a three-phase network. Each single-phase meter has the following functional parts:

a) измеритель напряжения, состоящий из высоковольтного делителя напряжения и аналого-цифрового преобразователя (АЦП) двойного интегрирования; a) a voltage meter consisting of a high-voltage voltage divider and a double-integration analog-to-digital converter (ADC);

b) измеритель тока, состоящий из индуктивного датчика тока и АЦП двойного интегрирования; b) a current meter consisting of an inductive current sensor and a double integration ADC;

c) вычислительное устройство, обеспечивающее из отсчетов АЦП вычисление мгновенной мощности, активной, реактивной и полной энергии, эффективных значений напряжений и токов, а также фазовых сдвигов, частоты сети и других параметров, определенных в технической документации; c) a computing device that provides, from ADC samples, the calculation of instantaneous power, active, reactive and apparent energy, effective values of voltages and currents, as well as phase shifts, network frequency and other parameters defined in the technical documentation;

d) управляющий микроконтроллер, обеспечивающий хранение результатов измерений, обмен данными по различным интерфейсам, ведение журналов и другие функции счетчика; d) a control microcontroller that provides storage of measurement results, data exchange via various interfaces, logging and other functions of the meter;

e) часы реального времени; e) real time clock;

f) датчики температуры, магнитного поля и электронные пломбы; f) temperature sensors, magnetic field sensors and electronic seals;

g) интерфейсы для обмена данными между компонентами счетчика, дистанционным дисплеем и автоматизированной системой контроля и учета потребления электрической энергии (АИИСКУЭ); g) interfaces for data exchange between meter components, remote display and automated system for monitoring and accounting of electrical energy consumption (AIISKUE);

h) Источник питания, выполненный на конденсаторе отбора мощности, выпрямительном мосту, ограничителе и импульсных преобразователях напряжения, заряжающих буферный накопитель энергии (суперконденсатор), обеспечивающий питание устройства при перерывах в энергоснабжении. h) A power source made of a power take-off capacitor, a rectifier bridge, a limiter and pulse voltage converters that charge a buffer energy storage device (supercapacitor) that supplies power to the device during power outages.

Счетчик устанавливается непосредственно на провода ЛЭП, что исключает возможность несанкционированного вмешательства в работу счетчика и предотвращает возможность хищения энергии. Подключение счетчика производится при помощи прокалывающих зажимов. Датчики тока выполнены разъемными, что позволяет устанавливать счетчик в любом месте ЛЭП. Для визуального считывания информации счетчик снабжен дистанционным дисплеем, получающего информацию с измерительных блоков по радиоканалу.The meter is installed directly on the power line wires, which eliminates the possibility of unauthorized intervention in the operation of the meter and prevents the possibility of energy theft. The meter is connected using piercing clamps. The current sensors are detachable, which allows you to install the meter anywhere on the power line. For visual reading of information, the meter is equipped with a remote display that receives information from the measuring units via a radio channel.

Известные счетчики электроэнергии обеспечивают высокую точность измерений, возможность их установки непосредственно на опорах ЛЭП, однако для контроля метрологических параметров счетчика на месте эксплуатации требуется их отключение от ЛЭП и подключение к специализированному стенду контроля метрологических параметров.Well-known electricity meters provide high accuracy of measurements, the ability to install them directly on power line supports, however, to monitor the metrological parameters of the meter at the site of operation, they must be disconnected from the power line and connected to a specialized stand for monitoring metrological parameters.

Задачей заявляемого технического решения является обеспечение контроля метрологических характеристик устройства без проведения отключения устройства от сети и использования внешних измерительных приборов.The objective of the proposed technical solution is to ensure control of the metrological characteristics of the device without disconnecting the device from the network and using external measuring instruments.

Техническим результатом, реализуемым при помощи заявляемого устройства, является возможность производить контроль метрологических характеристик устройства без проведения отключения устройства и применения внешних измерительных приборов и генераторов воздействий, что значительно сокращает трудоемкость контроля метрологических характеристик, позволяет исключить перерывы энергоснабжения, связанные с проведением поверки, а также осуществить непрерывную самодиагностику измерительной части устройства, исключая этим возможность неправильного учета электрической энергии.The technical result, implemented using the claimed device, is the ability to monitor the metrological characteristics of the device without shutting down the device and using external measuring instruments and generators of influences, which significantly reduces the labor intensity of monitoring the metrological characteristics, eliminates power supply interruptions associated with verification, and also implements continuous self-diagnosis of the measuring part of the device, thereby eliminating the possibility of incorrect metering of electrical energy.

Технический результат достигается за счет того, что высоковольтный счетчик электрической энергии прямого включения, содержащий:The technical result is achieved due to the fact that a high-voltage direct-connection electrical energy meter containing:

a) измеритель напряжения, состоящий из высоковольтного делителя напряжения и АЦП двойного интегрирования;a) a voltage meter consisting of a high-voltage voltage divider and a double-integration ADC;

c) вычислительное устройство, обеспечивающее из отсчетов АЦП вычисление, по меньшей мере, мгновенной мощности, активной, реактивной и полной энергии, эффективных значений напряжений и токов, а также фазовых сдвигов, частоты сети. Вычислительное устройство может являться частью управляющего микроконтроллера; c) a computing device that provides, from ADC samples, the calculation of at least instantaneous power, active, reactive and apparent energy, effective values of voltages and currents, as well as phase shifts, and network frequency. The computing device may be part of a control microcontroller;

e) часы реального времени; e) real time clock;

g) интерфейсы для обмена данными между компонентами счетчика, дистанционным дисплеем и АИИСКУЭ; g) interfaces for data exchange between meter components, remote display and AIMSKUE;

h) источник питания, выполненный на конденсаторе отбора мощности, выпрямительном мосту, ограничителе напряжения и импульсных преобразователях напряжения, заряжающих буферный накопитель энергии (суперконденсатор), обеспечивающий питание устройства при перерывах в энергоснабжении, h) a power source made of a power take-off capacitor, a rectifier bridge, a voltage limiter and pulse voltage converters that charge a buffer energy storage device (supercapacitor) that provides power to the device during power outages,

дополнительно содержит:additionally contains:

i) схему контроля длительности паузы тока через конденсатор отбора мощности, включающую в себя измерительный резистор, два компаратора и таймер для определения длительности паузы тока отбора мощности;i) a circuit for monitoring the duration of the current pause through the power take-off capacitor, which includes a measuring resistor, two comparators and a timer for determining the duration of the power take-off current pause;

j) схему задания тестового сигнала измерителя тока, включающую в себя дополнительную обмотку на датчике тока и формирователь тестового сигнала тока. j) a current meter test signal setting circuit, including an additional winding on the current sensor and a current test signal driver.

При этом компараторы, таймер и источник тестового сигнала могут быть выполнены на функциональных блоках управляющего микроконтроллера счетчика.In this case, comparators, a timer and a test signal source can be implemented on the functional blocks of the counter's control microcontroller.

Заявляемое техническое решение поясняется чертежом, на котором представлена принципиальная схема устройства высоковольтного счетчика электрической энергии прямого включения.The claimed technical solution is illustrated by a drawing, which shows a schematic diagram of the device of a high-voltage direct-connection electric energy meter.

Высоковольтный счетчик электрической энергии прямого включения содержит:The high-voltage direct-connection electric energy meter contains:

- измеритель 1 напряжения, состоящий из высоковольтного делителя 2 напряжения и АЦП 3 двойного интегрирования;- voltage meter 1, consisting of a high-voltage voltage divider 2 and an ADC 3 of double integration;

- измеритель 4 тока, состоящий из индуктивного датчика 5 тока и АЦП 6 двойного интегрирования;- current meter 4, consisting of an inductive current sensor 5 and a double integration ADC 6;

- вычислительное устройство 7;- computing device 7;

- управляющий микроконтроллер 8;- control microcontroller 8;

- часы 9 реального времени;- 9 real time clock;

- датчики температуры 10, магнитного поля 11 и электронные пломбы 12;- temperature sensors 10, magnetic field 11 and electronic seals 12;

- интерфейсы 13 для обмена данными между компонентами счетчика, дистанционным дисплеем и АИИСКУЭ;- interfaces 13 for data exchange between meter components, remote display and AIMSKUE;

- источник 14 питания, выполненный на конденсаторе 15 отбора мощности и импульсных преобразователях 16 напряжения;- power source 14, made on a power take-off capacitor 15 and pulse voltage converters 16;

- схему 17 контроля длительности паузы тока через конденсатор отбора мощности, включающую в себя измерительный резистор 18, два компаратора 19 и таймер 20;- circuit 17 for controlling the duration of the current pause through the power take-off capacitor, which includes a measuring resistor 18, two comparators 19 and a timer 20;

схему 21 задания тестового сигнала измерителя тока, включающую в себя дополнительную обмотку 22 на датчике тока и формирователь 23 тестового сигнала тока;circuit 21 for setting the test signal of the current meter, which includes an additional winding 22 on the current sensor and a current test signal driver 23;

энергонезависимое постоянное запоминающее устройство 24;non-volatile read-only memory 24;

выпрямительный мост 25;rectifier bridge 25;

ограничитель 26 напряжения.voltage limiter 26.

Представленные на схеме значения напряжений обозначают:The voltage values presented in the diagram indicate:

Uвх – входное напряжение счетчика;Uin – meter input voltage;

Uн – напряжение нагрузки;Un – load voltage;

Uо – напряжение ограничителя.Uо – limiter voltage.

Изменения, внесенные в конструкцию заявляемого устройства, позволяют помимо обеспечения высокой точности измерений, возможность контроля метрологических характеристик самого прибора непосредственно на месте установки без отключения от сети.The changes made to the design of the proposed device allow, in addition to ensuring high accuracy of measurements, the ability to control the metrological characteristics of the device itself directly at the installation site without disconnecting from the network.

Контроль метрологических характеристик (МХ) измерителя 1 напряжения заключается в том, что входное напряжение (Uвх) измеряется при помощи конденсатора 15 отбора мощности преобразователя 16 напряжения источника 14 питания и ограничителей 26 напряжения преобразователя 16 напряжения, входящих в состав источника 14 питания, при этом:Control of the metrological characteristics (MC) of the voltage meter 1 consists in the fact that the input voltage (Uin) is measured using the power take-off capacitor 15 of the voltage converter 16 of the power source 14 and the voltage limiters 26 of the voltage converter 16 included in the power source 14, while:

- в процессе производства при калибровке прибора измеряется длительность интервала, при котором ток через конденсатор 15 отбора мощности равен нулю, то есть входное напряжение (Uвх) меньше напряжения ограничения;- during the production process, when calibrating the device, the duration of the interval is measured at which the current through the power take-off capacitor 15 is zero, that is, the input voltage (Uin) is less than the limiting voltage;

- поскольку ток через конденсатор 15 отбора мощности в течение этого интервала равен нулю, напряжение на конденсаторе в течение этого интервала не изменяется, а напряжение на входе ограничителя 26 равно разности входного напряжения и напряжения на конденсаторе 15 отбора мощности;- since the current through the power take-off capacitor 15 during this interval is zero, the voltage on the capacitor does not change during this interval, and the voltage at the input of the limiter 26 is equal to the difference between the input voltage and the voltage on the power take-off capacitor 15;

по известному входному напряжению и измеренной длительности интервала отсутствия тока рассчитывается и фиксируется в энергонезависимой памяти 24 напряжение ограничения преобразователя 16 напряжения источника 14 питания;based on the known input voltage and the measured duration of the no-current interval, the limiting voltage of the voltage converter 16 of the power source 14 is calculated and recorded in the non-volatile memory 24;

температурная зависимость напряжения ограничителя 26 также определяется в процессе калибровки по выходному сигналу датчика температуры 10 и сохраняется в энергонезависимой памяти 24;the temperature dependence of the voltage of the limiter 26 is also determined during the calibration process from the output signal of the temperature sensor 10 and is stored in non-volatile memory 24;

- при контроле МХ канала напряжения на месте эксплуатации измеряется длительность интервала отсутствия тока через конденсатор 15 отбора мощности, далее по длительности этого интервала и известному напряжению ограничения источника 14 питания рассчитывается входное напряжение (Uвх), действующее во время теста контроля МХ, а по отклику измерителя 1 напряжения определяется погрешность измерения напряжения и сравнивается с допустимым пределом погрешности. Таким образом, погрешность измерения напряжения может быть определена без проведения отключения прибора учета от сети и перерыва в энергоснабжении потребителя.- when monitoring the MX voltage channel on site, the duration of the interval of no current through the power take-off capacitor 15 is measured, then based on the duration of this interval and the known limiting voltage of the power source 14, the input voltage (Uin) operating during the MX control test is calculated, and based on the response of the meter 1 voltage, the voltage measurement error is determined and compared with the permissible error limit. Thus, the voltage measurement error can be determined without disconnecting the meter from the network and interrupting the power supply to the consumer.

Поверку измерительной схемы заявляемого технического решения осуществляют следующим образом:Verification of the measuring circuit of the proposed technical solution is carried out as follows:

- схема 17 контроля длительности паузы тока через конденсатор 15 отбора мощности позволяет определить действительное значение напряжения на входе счетчика благодаря тому, что в составе источника 14 питания имеется ограничитель 16 напряжения для защиты импульсного преобразователя 16 напряжения, при этом, если ток нагрузки преобразователя 16 отсутствует или имеет малую величину, кривая тока протекающего через конденсатор 15 отбора мощности имеет участок, в течение которого этот ток равен нулю. В течение этого интервала входное напряжение (Uвх) меньше напряжения ограничения. Длительность интервала нулевого значения тока зависит от соотношения амплитуды входного напряжения и величины напряжения ограничения и не зависит от величины емкости конденсатора 15 отбора мощности.- circuit 17 for monitoring the duration of the current pause through the power take-off capacitor 15 makes it possible to determine the actual value of the voltage at the input of the meter due to the fact that the power source 14 contains a voltage limiter 16 to protect the pulse voltage converter 16, in this case, if the load current of the converter 16 is absent or is small, the curve of the current flowing through the power take-off capacitor 15 has a section during which this current is zero. During this interval, the input voltage (Uin) is less than the limiting voltage. The duration of the zero current interval depends on the ratio of the amplitude of the input voltage and the magnitude of the limiting voltage and does not depend on the capacitance value of the power take-off capacitor 15.

Амплитуда входного напряжения, напряжение ограничения источника питания и длительность интервала нулевого тока связаны следующим выражением: Um=2Uo/(1-cos(ωτ)), где:The amplitude of the input voltage, the limiting voltage of the power supply and the duration of the zero current interval are related by the following expression: Um=2Uo/(1-cos(ωτ)), where:

Um — амплитуда входного напряжения;Um—input voltage amplitude;

Uo — напряжение ограничения источника питания;Uo is the power supply limiting voltage;

ω — круговая частота сети;ω is the circular frequency of the network;

τ — длительность интервала нулевого значения тока конденсатора отбора мощности.τ is the duration of the interval of zero current value of the power take-off capacitor.

Поскольку напряжение ограничения может быть определено при калибровке устройства в процессе производства, данное соотношение позволяет определить величину входного напряжения при проведении контроля метрологических характеристик на месте эксплуатации и по величине отклика АЦП 3 измерителя 1 напряжения определить погрешность измерителя напряжения.Since the limiting voltage can be determined when calibrating the device during the production process, this relationship allows you to determine the value of the input voltage when monitoring metrological characteristics on site and, based on the magnitude of the response of the ADC 3 of the voltage meter 1, determine the error of the voltage meter.

Дополнительная обмотка 22 в датчике 5 тока в совокупности с формирователем 23 тестового сигнала тока позволяет определить погрешность измерителя 4 тока следующим образом:An additional winding 22 in the current sensor 5 in conjunction with the current test signal generator 23 makes it possible to determine the error of the current meter 4 as follows:

- при подаче тестового сигнала тока на дополнительную обмотку 22 на выходе датчика 5 тока изменяется напряжение, которое может быть измерено АЦП 6 и данное изменение сравнивается со значением, полученным при калибровке устройства в процессе производства. Частота тестового сигнала тока равна частоте одной из четных гармоник сети и отклик на тестовый сигнал выделяется цифровым фильтром, реализованным программно в микроконтроллере 8 счетчика.- when a current test signal is applied to the additional winding 22, the output of the current sensor 5 changes the voltage, which can be measured by the ADC 6 and this change is compared with the value obtained when calibrating the device during the production process. The frequency of the current test signal is equal to the frequency of one of the even harmonics of the network and the response to the test signal is isolated by a digital filter implemented in software in microcontroller 8 of the counter.

Заявляемое техническое решение позволяет осуществлять контроль метрологических характеристик высоковольтного счетчика электрической энергии прямого включения без его отключения от электрической сети, упрощая процесс эксплуатации и обеспечивая своевременную замену счетчика в случаях его неисправности.The inventive technical solution makes it possible to control the metrological characteristics of a direct-connection high-voltage electric energy meter without disconnecting it from the electrical network, simplifying the operation process and ensuring timely replacement of the meter in cases of malfunction.

Claims

1. High-voltage direct-connection electric energy meter, containing:

- a voltage meter consisting of a high-voltage voltage divider and a double-integration ADC;

- a current meter consisting of an inductive current sensor and a double integration ADC;

- a computing device that provides, from ADC samples, the calculation of at least instantaneous power, active, reactive and apparent energy, effective values of voltages and currents, as well as phase shifts, network frequency;

- a control microcontroller that provides storage of measurement results, data exchange via various interfaces, logging and other functions of the meter;

- real time clock;

- temperature sensors, magnetic field and electronic seals;

- interfaces for data exchange between meter components, remote display and automated information-measuring system for monitoring and accounting of electricity (AIISKUE);

- a power source made on a power take-off capacitor and pulse voltage converters that charge a buffer energy storage device, which is a supercapacitor that supplies power to the device during power outages,

characterized in that it additionally contains:

- a circuit for monitoring the current through the power take-off capacitor, which includes a measuring resistor, two comparators and a timer for determining the pause duration of the power take-off current;

- a circuit for setting the test signal of the current meter, which includes an additional winding on the current sensor and a current test signal generator.

2. A direct-connection high-voltage electric energy meter according to claim 1, characterized in that the comparators, timer and test signal source are made on the functional blocks of the meter’s control microcontroller.