RU92729U1

RU92729U1 - ELECTRIC ENERGY METER

Info

Publication number: RU92729U1
Application number: RU2009142570/22U
Authority: RU
Inventors: Александр Николаевич Беляев; Владимир Викторович Валиков; Михаил Алексеевич Кузин; Александр Владимирович Валиков
Original assignee: Александр Николаевич Беляев; Владимир Викторович Валиков; Александр Владимирович Валиков
Priority date: 2009-11-18
Filing date: 2009-11-18
Publication date: 2010-03-27

Abstract

Счетчик электрической энергии, содержащий блоки датчиков напряжения и тока, подключенные к соответствующим входам измерительного блока, выход которого и другой вход соединены соответственно с входом и выходом микроконтроллера, к другим входам и выходам которого подключены порты ввода-вывода, блок индикации, кнопки управления, энергонезависимую память, имеющую регистр для хранения параметра коррекции постоянного инструментального фазового сдвига между током и напряжением, отличающийся тем, что в него введены термонезависимые часы реального времени, позволяющие исключить влияние температуры на погрешность определения времени, а в энергонезависимую память введен дополнительный регистр, позволяющий увеличить объем хранимой информации о потреблении электроэнергии за предыдущие периоды, а также введен источник питания с двумя входами, один вход которого подключен к входному сигналу напряжения, являющемуся одновременно напряжением питания, а другой подключен к источнику резервного питания и обеспечивает работоспособность счетчика при пропадании или снижении ниже нормы входного напряжения.An electric energy meter containing voltage and current sensor blocks connected to the corresponding inputs of the measuring unit, the output of which and the other input are connected respectively to the input and output of the microcontroller, the other inputs and outputs of which are connected to the input-output ports, display unit, control buttons, non-volatile a memory having a register for storing a correction parameter for a constant instrumental phase shift between current and voltage, characterized in that a thermally independent clock In order to exclude the influence of temperature on the error in determining the time, an additional register is introduced into the non-volatile memory, which allows to increase the amount of stored information on energy consumption for previous periods, and a power supply with two inputs is introduced, one input of which is connected to the voltage input signal, which is simultaneously a supply voltage, and the other is connected to a backup power source and ensures the meter’s operability when it disappears or decreases below n forms of input voltage.

Description

Полезная модель относится к электроизмерительной технике и может быть использована для измерения электрической энергии в однофазных и трехфазных цепях переменного тока в различных отраслях народного хозяйства, в автоматизированных системах учета электроэнергии. Технический результат заключается в повышении точности и надежности измерений.The utility model relates to electrical engineering and can be used to measure electrical energy in single-phase and three-phase AC circuits in various sectors of the economy, in automated electricity metering systems. The technical result consists in increasing the accuracy and reliability of measurements.

Известны счетчики электрической энергии, например, счетчик, приведенный в описании к патенту США №6,823,273, кл. НПК 702/61, кл. МПК G06F 12/14, опубл. 23.11.2004, содержащий микропроцессор, как минимум, один порт ввода-вывода данных, подключенный к микропроцессору, и, как минимум, одно устройство памяти, электрически связанное с микропроцессором, датчики тока и датчики напряжения, через преобразователь подключенные к микропроцессору, устройство отображения данных, интерфейс RS-232, модем, связанные с микропроцессором.Electric energy meters are known, for example, a counter described in the description of US patent No. 6,823,273, class. NPK 702/61, cl. IPC G06F 12/14, publ. 11/23/2004, containing a microprocessor, at least one data input / output port connected to the microprocessor, and at least one memory device electrically connected to the microprocessor, current sensors and voltage sensors through a converter connected to the microprocessor, a data display device , RS-232 interface, microprocessor-related modem.

Известен также электронный счетчик электрической энергии, приведенный в описании к патенту США №6,611,134, кл. НПК 324/74, кл. МПК G01R 11/32, опубл. 26.08.2003, содержащий микропроцессор, датчики тока, датчики напряжения, преобразователь, порты ввода-вывода информации, устройство отображения, клавиатуру, соединенные с микропроцессором.Also known is an electronic electric energy meter described in the description of US patent No. 6,611,134, class. NPK 324/74, cl. IPC G01R 11/32, publ. 08/26/2003, comprising a microprocessor, current sensors, voltage sensors, a converter, information input / output ports, a display device, a keyboard connected to the microprocessor.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому решению является счетчик электрической энергии, приведенный в описании полезной модели №519, кл. МПК G01R 21/133, опубл. 16.06.1995, содержащий измерительный блок, в состав которого входят датчики тока и напряжения, мультиплексор сигналов тока и напряжения, усилитель, аналого-цифровой преобразователь, энергозависимое запоминающее устройство и подключенная к нему и измерительному блоку микро ЭВМ, энергозависимое запоминающее устройство содержит дополнительный регистр для хранения параметра коррекции постоянного инструментального фазового сдвига между током и напряжением, а измерительный блок - элемент дискретного задания коэффициента усиления, подключенный к усилителю, при этом вход аналого-цифрового преобразователя соединен с выходом усилителя.The closest in technical essence to the proposed solution is an electric energy meter, described in the description of utility model No. 519, class. IPC G01R 21/133, publ. 06.16.1995, containing a measuring unit, which includes current and voltage sensors, a multiplexer of current and voltage signals, an amplifier, an analog-to-digital converter, a volatile memory device and a microcomputer connected to it and a measuring unit, a volatile memory device contains an additional register for storing the correction parameter of the constant instrumental phase shift between current and voltage, and the measuring unit is a discrete gain element connected output to the amplifier, while the input of the analog-to-digital converter is connected to the output of the amplifier.

Описанные счетчики имеют недостаток, заключающийся в том, что в них не предусмотрена возможность долговременного хранения данных о потребленной электроэнергии, что бывает необходимо при возникновении разногласий между потребителем и поставщиком электроэнергии и предъявлении претензий. Современные счетчики электроэнергии должны хранить значения энергии, потребленной за определенные интервалы времени длительностью от двух минут до получаса, и для хранения этой информации, полученной в течение одного месяца, требуется достаточно большой объем памяти. Претензии же между потребителем и поставщиком электроэнергии, для разрешения которых требуется достоверная информация с приборов учета, могут возникнуть спустя три месяца или даже больше. Кроме того, могут возникнуть потери информации даже при кратковременном отключении питающего напряжения. При считывании данных в автоматизированную систему учета все счетчики должны быть доступны для опроса независимо от наличия напряжения в линии на которой они установлены. Кроме того, при изменении температуры возникает дополнительная погрешность привязки измеренных значений к интервалам времени из-за дополнительной температурной погрешности измерения времени внутренними часами счетчика, что приводит к ошибкам при расчете баланса энергии в энергосистеме.The described meters have the disadvantage that they do not provide for the possibility of long-term storage of data on electricity consumed, which is necessary if there is a disagreement between the consumer and the electricity supplier and claims are made. Modern electricity meters must store the values of energy consumed for specific time intervals ranging from two minutes to half an hour, and a sufficiently large amount of memory is required to store this information received within one month. Claims between the consumer and the electricity supplier, the resolution of which requires reliable information from metering devices, may arise after three months or even more. In addition, information loss may occur even with a short-term disconnection of the supply voltage. When reading data into an automated metering system, all meters must be available for interrogation, regardless of the presence of voltage in the line on which they are installed. In addition, when the temperature changes, an additional error of the binding of the measured values to the time intervals occurs due to the additional temperature error of the time measurement by the internal clock of the meter, which leads to errors in calculating the energy balance in the power system.

При создании предлагаемой полезной модели стояла задача разработки счетчика электроэнергии, позволяющего надежно сохранять достоверную информацию о потребленной электроэнергии за предыдущие периоды и своевременно передавать ее в автоматизированную систему учета. Поставленная задача решается за счет увеличения объема энергонезависимой памяти, исключения влияния изменений температуры на погрешность измерения времени, а также исключения возможности потери данных даже при кратковременном отключения питающего напряжения и обеспечения возможности чтения данных со счетчика в автоматизированную систему при отсутствии входного напряжения. При этом, в счетчик электрической энергии, содержащий блоки датчиков напряжения и тока, подключенные к соответствующим входам измерительного блока, выход которого и другой вход соединены соответственно с входом и выходом микроконтроллера, к другим входам и выходам которого подключены порты ввода-вывода, блок индикации, блок кнопок управления, энергонезависимую память, имеющую регистр для хранения параметра коррекции постоянного инструментального фазового сдвига между током и напряжением, введены термонезависимые часы реального времени, позволяющие исключить влияние температуры на погрешность определения времени, а в энергонезависимую память введен дополнительный регистр, позволяющий увеличить объем хранимой информации о потреблении электроэнергии за предыдущие периоды, а также введен двухвходовый источник питания вторым входом подключенный к источнику резервного питания, обеспечивающий работоспособность счетчика при пропадании или снижении ниже нормы входного измеряемого напряжения, являющегося одновременно напряжением питания.When creating the proposed utility model, the task was to develop an electricity meter that reliably stores reliable information about the consumed electricity for previous periods and timely transfers it to an automated metering system. The problem is solved by increasing the volume of non-volatile memory, eliminating the influence of temperature changes on the measurement error of time, as well as eliminating the possibility of data loss even with a short-term disconnection of the supply voltage and providing the ability to read data from the meter into an automated system in the absence of input voltage. At the same time, in the electric energy meter containing voltage and current sensor blocks connected to the corresponding inputs of the measuring unit, the output of which and the other input are connected respectively to the input and output of the microcontroller, the input and output ports, the display unit are connected to the other inputs and outputs, a block of control buttons, non-volatile memory having a register for storing the correction parameter of a constant instrumental phase shift between current and voltage, a thermo-independent real-time clock is introduced nor allowing to exclude the influence of temperature on the error in determining the time, and an additional register has been introduced into the non-volatile memory, which allows to increase the amount of stored information about energy consumption for previous periods, as well as a two-input power supply with a second input connected to a backup power source, ensuring the meter’s performance in case of failure or lowering below the norm of the input measured voltage, which is simultaneously the supply voltage.

Технический результат, заключающийся в повышении точности и надежности измерений показателей энергопотребления, достигается именно за счет введения новых элементов и их связей с другими блоками счетчика.The technical result, which consists in increasing the accuracy and reliability of measuring energy consumption indicators, is achieved precisely due to the introduction of new elements and their relationships with other counter units.

Полезная модель иллюстрируется чертежом, на котором представлена функциональная схема счетчика электрической энергии.The utility model is illustrated in the drawing, which shows a functional diagram of an electric energy meter.

Предлагаемый счетчик, представленный на чертеже, содержит блок датчиков тока 1, блок датчиков напряжения 2, выходы которых подключены к соответствующим входам измерительного блока 3, двухвходовый источник питания 4, один вход которого соединен с источником входного сигнала, а другой вход предназначен для подключения к источнику резервного питания, микроконтроллер 5, один из входов и один из выходов которого соединены с соответствующими выходом и входом измерительного блока 3, блок индикации 6, входом подключенный к другому соответствующему выходу микроконтроллера 5, энергонезависимую память 7, термонезависимые часы реального времени 8, порты ввода-вывода 9, своими входами и выходами подключенные к соответствующим выходам и входам микроконтроллера 5, один из входов которого подключен к выходу блока кнопок управления 10.The proposed counter, shown in the drawing, contains a block of current sensors 1, a block of voltage sensors 2, the outputs of which are connected to the corresponding inputs of the measuring unit 3, a two-input power source 4, one input of which is connected to an input signal source, and the other input is intended to be connected to a source backup power supply, microcontroller 5, one of the inputs and one of the outputs of which are connected to the corresponding output and input of the measuring unit 3, display unit 6, the input connected to another corresponding the output of the microcontroller 5, a nonvolatile memory 7, termonezavisimye real time clock 8, input-output ports 9, their inputs and outputs connected to respective inputs and outputs of the microcontroller 5, one input of which is connected to the output unit 10 of control buttons.

Предлагаемый счетчик электроэнергии работает следующим образом. Измеряемые сигналы напряжения и тока поступают на входы датчиков напряжения 2 и тока 1, с выходов которых они поступают на входы измерительного блока 3. Измерительный блок 3 производит аналого-цифровое преобразование и вычисляет необходимые параметры, которые периодически считывает микроконтроллер 5 и по запросу передает через порты ввода-вывода 9. Значения потребленной энергии, измеренные счетчиком на начало суток, месяца, года, а также значения энергии, измеренные за определенные интервалы времени с привязкой к дате и времени измерения, записываются в энергонезависимую память 7 во второй дополнительный регистр. Это позволяет увеличить время хранения снятых показаний.The proposed electricity meter works as follows. The measured voltage and current signals are fed to the inputs of the voltage sensors 2 and current 1, from the outputs of which they are fed to the inputs of the measuring unit 3. Measuring unit 3 performs an analog-to-digital conversion and calculates the necessary parameters, which are periodically read by the microcontroller 5 and transmitted via ports upon request input-output 9. The values of energy consumed, measured by the meter at the beginning of the day, month, year, as well as the energy values measured for certain time intervals with reference to the date and time of measurement, Recordable in the nonvolatile memory 7 in the second further register. This allows you to increase the storage time of the readings.

Для правильного расчета за потребленную электроэнергию измерения должны быть привязаны ко времени с высокой точностью, а погрешность часов обычных счетчиков зависит от температуры окружающей среды. Применение внешних по отношению к микроконтроллеру 5 термонезависимых часов реального времени позволило исключить зависимость погрешности измерения времени от температуры, а подключение их к выходу микроконтроллера 5 позволило дистанционно по команде, передаваемой из автоматизированной системы через порты ввода-вывода 9, корректировать время, что дополнительно повышает точность измерения.For the correct calculation of the consumed electricity, the measurements must be time-bound with high accuracy, and the error of the clock of ordinary meters depends on the ambient temperature. The use of a thermally independent real-time clock external to the microcontroller 5 made it possible to exclude the dependence of the time measurement error on temperature, and connecting them to the output of the microcontroller 5 made it possible to remotely adjust the time remotely by a command transmitted from the automated system through the input-output ports 9, which further increases the accuracy measurements.

Питание счетчика обычно производится от измеряемого сигнала напряжения. При работе счетчика в составе автоматизированной системы учета постоянно возникает необходимость считывания показаний со всех счетчиков, в том числе, установленных на линиях, которые в данный момент отключены. Для этого в данном счетчике применен двухвходовый источник электропитания 4, который позволяет питать счетчик от резервного источника при отсутствии напряжения в измерительной цепи. Применение одного двухвходового источника питания 4 вместо обычно применяемых двух отдельных источников позволило снизить стоимость счетчика.The meter is usually powered by a measured voltage signal. When the meter is operating as part of an automated metering system, it is constantly necessary to read readings from all meters, including those installed on lines that are currently disabled. For this, a two-input power supply 4 is used in this meter, which allows you to power the meter from a backup source in the absence of voltage in the measuring circuit. The use of one two-input power supply 4 instead of the commonly used two separate sources allowed to reduce the cost of the meter.

Claims

An electric energy meter containing voltage and current sensor blocks connected to the corresponding inputs of the measuring unit, the output of which and the other input are connected respectively to the input and output of the microcontroller, the other inputs and outputs of which are connected to the input-output ports, display unit, control buttons, non-volatile a memory having a register for storing a correction parameter for a constant instrumental phase shift between current and voltage, characterized in that a thermally independent clock In order to exclude the influence of temperature on the error in determining the time, an additional register is introduced into the non-volatile memory, which allows to increase the amount of stored information on energy consumption for previous periods, and a power supply with two inputs is introduced, one input of which is connected to the voltage input signal, which is simultaneously a supply voltage, and the other is connected to a backup power source and ensures the meter’s operability when it disappears or decreases below n forms of input voltage.