SE504416C2 - Kontrollmätsystem för kontrollmätning av energimätsystem - Google Patents

Description

504 416 2 10 15 20 25 30 35 absoluta värden och ett korrektionstal, eller mätfel, be- stäms.

Detta sätt att kontrollmäta är förknippat med många nackdelar. Det ger endast en bild av de enskilda mättrans- formatorernas fel och inte av hela eneregimätsystemets totala fel. Det är en tidsödande procedur att montera bort mättransformatorerna, transportera dem till och från labo- ratoriumet samt åter montera dem. Under demontering res- pektive montering måste högspänningsnätet vara frànslaget.

Ett annat känt mätsystem bygger på en mycket noggrann normalmättransformator, som är placerad på en trailer och därigenom är mobil. Normalmättransformatorn ansluts till högspänningsnätet parallellt med den mättransformator som skall kontrolleras. Inte heller detta mätsystem klarar av att kontrollmäta något annat än de enskilda mättransfor- matorerna. Normalmättransformatorn skall kunna hantera de höga spänningarna i högspänningsnätet med mycket stor nog- grannhet, vilket leder till att den måste göras mycket stor och tung. För att belysa dess storlek kan nämnas att den är 5 meter lång och väger 1,5 ton. Det är också en nackdel att kontrollmätsystemet är beroende av högspän- ningsnätet. Ännu en nackdel med detta kontrollmätsystem är att det endast är utformat för kontrollmätning av en spän- ningstransformator i taget.

Det finns således inte något känt kontrollmätsystem med vilket ett energimätsystems totala fel kan bestämmas.

Ett grundläggande krav på ett sådant kontrollmätsystem är att det måste vara mobilt. Inte ens detta grundläggande krav är möjligt att uppfylla med utnyttjande av den kända tekniken.

Uppfinningens syften Ett syfte med föreliggande uppfinning är att åstad- komma ett mobilt kontrollmätsystem med vilket ett energi- mätsystems totala fel kan bestämmas.

Ett annat syfte med föreliggande uppfinning är att åstadkomma ett kontrollmätsystem som inte är beroende av högspänningsnätet. lO 15 20 25 30 35 3 504 416 Sammanfattning av uppfinningen Ovanstående och andra syften med uppfinningen uppnås med ett kontrollmätsystem enligt bifogade patentkrav 1.

De högspännings- och starkströmsalstrande organen bidrar till kontrollmätsystemets mobilitet genom att de gör systemet oberoende av högspänningsnätet, vilket bland annat möjliggör ström- och spänningsnormalorgan som är be- tydligt mindre än den ovannämnda, kända, i och för sig mo- bila, normaltransformatorn. Detta beror på att hänsyn inte behöver tas till de stränga driftskrav som läggs på ut- rustning som skall arbeta i nätet.

En föredragen utföringsform av kontrollmätsystemet som uppvisar de i patentkrav 2 angivna särdragen har för- delen att strömmar och spänningar i systemet kan alstras med valbara nivåer. Därigenom kan energimätsystemet testas vid olika driftsförhållanden som kan uppkomma i nätet, vilket inte är möjligt med känd teknik.

Kort beskrivning av ritningarna Fig 1 visar i blockschemaform ett kontrollmätsystem i enlighet med en utföringsform av föreliggande uppfinning.

Pig 2 visar mer detaljerat systemet i fig l.

Detaljerad beskrivning av en föredragen utföringsform I fig l visas i blockschemaform ett kontrollmätsystem enligt en föredragen utföringsform av föreliggande uppfin- ning. Kontrollmätsystemet innefattar de med en punkt- streckad linje inramade enheter som har hänvisningsbeteck- ning l. Kontrollmätsystemet l visas anslutet till ett energimätsystem 2. Energimätsystemet innefattar de med en punktstreckad linje inramade enheter som har hänvisnings- beteckning 2.

Kontrollmätsystemet innefattar en kraftmatningsenhet 3, en strömkombinerare 6, en spänningskombinerare 7, en komparatorenhet, eller normal-komparator, 8 och en styr- och reglerenhet 9. Energimätsystemet 2 innefattar en strömdetektorenhet 21, en spänningsdetektorenhet 22 och en energimätenhet 23. Strömdetektor- och spänningsdetektoren- heterna 21 respektive 22 är anslutna till ett högspän- 504 416 4 10 15 20 25 30 35 ningsnät från vilket de kan skiljas med hjälp av en från- skiljare 24. Till änden av högspänningsnätets ledningar 25 är en anläggning, såsom ett ställverk, ansluten vid 26.

Kontrollmätsystemet 1 är i enlighet med uppfinningen mo- bilt och är företrädesvis anordnat i ett fordon, såsom en buss, med släp. Hur denna mobilitet är möjlig kommer att framgå närmare nedan. Kontrollmätsystemet 1 försörjs via någon annan extern matning än högspänningsnätet, såsom ett portabelt elverk eller en växelströmscentral. Denna exter- na matning är ansluten vid 10. Kraftmatningsenheten 3 är som i sin tur är anslu- Till uttaget ll är energimätsystemets 2 strömdetektorenhet 21 ansluten till strömkombineraren 6, ten till dels normalkomparatorn 8 dels ett uttag ll. ansluten.

Kraftmatningsenheten 3 är vidare ansluten till spän- dels Till uttaget 12 är energimätsystemets 2 spänningsdetektorenhet 22 ansluten. ningskombineraren 7, som i sin tur är ansluten till normalkomparatorn 8 dels ett uttag 12.

Kontrollmätsystemet l har ytterligare ett gränssnitt mot energimätsystemet, nämligen mellan normalkomparatorn 8 och energimätenheten 23. Energimätenheten 23 har en optisk utgång 27 och/eller en kontaktutgàng 28. Denna/dessa avger pulser med en frekvens som är proportionell mot den ener- giförbrukning som uppmäts av energimätenheten 23. Energi- mätenhetens 23 utgång(-ar) 27 och/eller 28 är således an- sluten (-na) till normalkomparatorn 8. Styr- och regler- enheten 9 är ansluten till normalkomparatorn 8 för in- hämtande av mätvärden från denna samt till kraftmatnings- enheten 3 för bestämning av frekvensen hos strömmen och spänningen som lämnar kraftmatningsenheten. Styr- och reg- lerenheten reglerar således strömmen och spänningen som lämnar kraftmatningsenheten 3, varvid återkopplingen ut- görs av mätvärdena från normalkomparatorn.

Kontrollmätsystemet l arbetar i den visade utförings- formen i 3-fas(tre strömmar och 3 spänningar). Detta skall endast ses som ett exempel. Andra systemvarianter, exem- 10 15 20 25 30 35 5 504 416 pelvis 3 strömmar och 2 spänningar är givetvis möjliga inom ramen för uppfinningen.

Kontrollmätsystemet 1 fungerar kortfattat på följande sätt. Kraftmatningsenheten 3 alstrar ström, i tre faser, och matar denna till strömkombineraren 6. Strömkombinera- ren 6 alstrar starkström (i tre faser), av samma storleks- ordning som strömmen i högspänningsnätet, vid mycket låg spänning och matar denna starkström till strömdetektoren- heten 21. Strömkombineraren 6 alstrar också en referens- eller normalström och matar denna till normalkomparatorn 8. I strömdetektorenheten 21 transformeras strömmen ned och matas till energimätenheten 23.

Kraftmatningsenheten 3 alstrar också spänning, i tre faser, och matar denna spänning till spänningskombineraren 7. Spänningskombineraren 7 alstrar högspänning (i tre faser) av samma storleksordning som spänningen i högspän- ningsnätet, vid mycket liten ström, och matar denna hög- spänning till spänningsdetektorenheten 22. Spänningskom- bineraren 7 alstrar också en referens- eller normalspän- ning och matar denna till normalkomparatorn 8. Spännings- detektorenheten 22 transformerar ned spänningen och matar den nedtransformerade spänningen till energimätenheten 23.

Energimätenheten 23 mäter energiflödet.

Normalkomparatorn 8 bestämmer ett referens- eller normalenergiflöde och jämför detta med motsvarande värde som inhämtas fràn energimätenhetens 23 optiska utgång 27.

Den skillnad som normalkomparatorn därvid detekterar är ett mått på det totala mätfelet i energimätsystemet 2.

Styr- och reglerenheten 9, som här utgörs av en PC, används för att styra och reglera kontrollmätsystemet, vilket innefattar att via kraftmatningsenheten 3 styra fasförhâllande, frekvens och amplitud hos strömmarna och spänningarna.

I det följande kommer kontrollmätsystemet l enligt uppfinningen att beskrivas mer detaljerat under hänvisning till fig 2. Kraftmatningsenheten 3 innefattar en strömge- nerator 4, en spänningsgenerator 5, en nätdel 41, som är 504 10 15 20 25 30 35 416 6 ansluten till den externa kraftkällan och till ström- och spänningsgeneratorerna och som tillför likspänningar till vardera generatorn 4, 5, och en första 42 och en andra 43 funktionsgenerator, som alstrar och till strömgeneratorn 4 respektive spänningsgeneratorn 5 matar signaler för styr- ning av frekvens och amplitud hos de strömmar och spän- ningar som alstras av generatorerna 4 respektive 5 och för styrning av de inbördes faserna mellan strömmarna och mellan spänningarna.

Strömkombineraren 6 har tre ingångar, en för varje fas. Till varje ingång är två ledare 44, 45; 46, 47; 48, 49 från generatorn 4 anslutna. Ledarna 44, 45; 46, 47; 48 är anslutna till primärsidan hos transformatorer 50-52 för upptransformering av de från strömgeneratorn 4 tillförda strömmarna. Vardera transformatorns 50-52 sekundärsida har 54; 55, 56; 57, 58, till primärsidan av en mättransformator 59, 60 respektive två anslutningar 53, som är anslutna 61 i strömdetektorenheten 21. Mellan vardera transforma- torns ena anslutning 54, 56 respektive 58 och mättransfor- 63, Följaktligen genomflyts normaltransformatorn 62-64 och matorn 59-61 är en normaltansformator 62, 64 ansluten. mättransformatorn 59-61 av samma ström. Varje mättransfor- mator 59-61 transformerar ned strömmen och matar den till 23, formatorns 59, 60, respektive 61 sekundärsida är ansluten. energimätaren, eller Wh-metern, till vilken mättrans- Normaltransformatorerna 62-64 transformerar ned strömmarna med väsentligen samma omsättningsfaktor och matar dem där- efter till en normalmeter 65 i komparatorenheten 8.

Strömtransformatorerna 50-52 för upptransformering är så utformade att de i sina sekundärlindningar alstrar stora strömmar, exempelvis 600 A eller 1200 A, samtidigt som spänningsfallet över sekundärlindningarna är extremt lågt, några få volt. Detta medför att effektutvecklingen i transformatorerna 50-52 blir mycket låg och att transfor- matorerna 50-52 därigenom kan göras relativt små. Detta är nödvändigt för mobiliteten och för att anslutningskablarna för de stora strömmarna måste vara korta (någon meter). 10 15 20 25 30 35 v 504 416 Spänningskombineraren 7 innefattar tre transformato- rer 66-68 för upptransformering av de från spänningsgene- ratorn tillförda spänningarna till högspänningsnivåer, så- som exempelvis 20 kV eller 130 kV, och tre normaltransfor- matorer 69-71. Var och en av transformatorerna 66-68 är ansluten till en mättransformator 72-74 för spänningsde- tekterning. Varje mättransformator 72-74 transformerar ned spänningen och matar den till energimätaren 23. Varje nor- maltransformator 69, 70 eller 71 är ansluten till en av transformatorernas 66, 67 eller 68 sekundärsida och trans- formerar ned spänningen med väsentligen samma omsättnings- faktor som mättransformatorerna för att därefter mata spänningen till normalmetern 65. Transformatorerna 66-68 är så utformade att de alstrar högspänningen vid liten ström, exempelvis några tiotal miliampere. De har ett re- lativt sett litet format, vilket är möjligt dels genom den låga effekt som de behöver klara, dels genom att de inte behöver vara utformade på samma sätt som drifttransforma- torerna.

I normalmetern bestäms ett värde, som i det följande benämnes normalvärde, på den inkommande energin. Normal- värdet matas till en komparatorkrets 75 i komparatorenhe- ten 8. Energimätaren 23 bestämmer ett motsvarande värde, benämnes i det följande mätvärde, som gäller för energi- mätsystemet 2. Mätvärdet förs till komparatorkretsen 75 via den optiska utgången 27 och jämförs där med normalvär- det. mätsystemet 2.

Skillnaden utgör det totala mätfelet i hela energi- Detta totala fel kan inte bestämmas med konventionella mätmetoder.

Såsom visas med streckade linjer kan systemet 1 även användas för kontrollmätning av var och en av mättransfor- matorerna 59-61, 72-74, varvid komparatorenheten 8 har för ändamålet anordnade ingångar.

Kontrollmätsystemet enligt uppfinningen är mobilt.

Närmare bestämt är det anordnat i ett fordon, företrädes- vis en buss med släp. På släpet är högspänningstransfor- matorerna anordnade och resten av systemet l är anordnat i 504 416 s 10 15 20 25 30 35 bussen, varvid det endast krävs korta kablar mellan släpet och bussen för överföring av de låga spänningarna och strömmarna. Vidare är avstånden mellan transformatorerna 50-52 respektive 66-68 och normaltransformatorerna 62-64 respektive 69-71 korta. De nya tankegångar som ligger i uppfinningen och den unika utformningen av systemet, en- ligt beskrivningen ovan, har givit så små komponenter att hela systemet får plats i en buss med släp. Därigenom blir Detta leder till stora kostnadsbe- sparingar eftersom det inte sker någon demontering och systemet högst mobilt. montering av komponenter i energimätsystemet.

En fördel med kontrollmätningen enligt uppfinningen är att den är en omedelbar jämförelse och inte bygger på att ett absolutvärde måste bestämmas. Det är därför inte kritiskt om de strömmar och spänningar som påförs mät- transformatorerna 59-61 respektive 72-74 varierar något med tiden, ty variationerna återspeglas både i energimät- systemet 2 och i kontrollmätsystemet 1. En annan viktig fördel är att de i kontrollmätsystemet ingående uppmat- ningstransformatorerna inte behöver vara lika stora effektmässigt som de uppmatningstransformatorer som an- vänds i känd teknik vid kontrollmätning av enskilda mät- transformatorer i laboratoriet och de kan därigenom kan göras betydligt mindre.

Slutligen är det en fördel att kontrollmätsystemet l inte förutsätter tillgång till högspänningsnätet utan får sin försörjning från annan källa, företrädesvis ett med bränsle drivet, portabelt elverk. Därigenom störs ej last- förhållandet på nätet av kontrollmätningen och vice versa.

Vidare undviks en besvärlig anslutning till högspännings- nätet (kortslutningseffekter etc). Dessutom arbetar nor- maltransformatorerna under kontrollerade förhållanden vid varje mätning, vilket medför att man väl känner normal- transformatorernas eventuella omsättningsfel och andra värden som varierar med den tillförda strömmen/spänningen och miljön. 10 9 504 416 Anslutningen till annan kraftkälla än högspännings- nätet medför ocksá fördelen att normaltransformatorernas dimensioner kan minskas avsevärt i förhållande till den ovannämnda kända, mobila normaltransformatorn. Anledningen till det är att kraven på isolationsegenskaper och andra egenskaper som erfordras för att transformatorn skall klara driftsförhàllandena och säkerheten i högspänningsnä- tet inte finns.

PC:n är ett viktigt redskap för att göra mätningen rationell och snabbt utföra eventuella korrektionsberäk- ningar samt redovisa mätresultatet.

Claims (6)

504 416 10 10 15 20 25 30 35 PATENTKRAV

1. Kontrollmätsystem för kontrollmätning av ett i ett högspänningsnät anslutet energimätsystem, vilket energi- mätsystem (2) används för mätning av den energi som för- brukas i en till högspänningsnätet ansluten anläggning, exempelvis ett ställverk, och innefattar en energimätenhet (23), en till energimätenheten ansluten strömdetektorenhet (21) för detektering av den ström som tas ut och en till energimätenheten ansluten spänningsdetektorenhet (22) för k ä n n e t e c k - är mobilt och att detektering av motsvarande spänning, n a t av att kontrollmätsystemet (1) kontrollmätsystemet innefattar ett högspänningsalstrande organ (66-68) för anslutning till energimätsystemets spän- ningsdetektorenhet, ett starkströmsalstrande organ (50-52) för anslutning till energimätsystemets strömdetektorenhet, ett till det starkströmsalstrande organet anslutet ström- normalorgan (62-64) för alstring av en normalström, ett till det högspänningsalstrande organet anslutet spännings- normalorgan (69-71) för alstring av en normalspänning och en komparatorenhet (8), som är ansluten till strömnormal- organet för mottagning av normalströmmen och till spän- ningsnormalorganet för mottagning av normalspänningen och som är anordnad för anslutning till energimätenheten för mottagning av ett av energimätenheten bestämt mätvärde på den förbrukade energin, varvid komparatorenheten är anord- nad att bestämma ett normalvärde på den förbrukade energin och att jämföra normalvärdet med mätvärdet och bestämma skillnaden mellan dessa, vilken skillnad är ett mått på energimätsystemets totala mätfel

2. Kontrollmätsystem enligt patentkrav 1, k ä n - n e t e c k n a t av att kontrollmätsystemet innefattar (3), kraftkälla och som är anordnad att alstra och till det en kraftmatningsenhet som är ansluten till en extern starkströmsalstrande organet respektive till det högspän- 10 15 20 25 30 35 11 504 416 ningsalstrande organet mata strömmar respektive spänningar med bestämd frekvens, amplitud och fas.

3. Kontrollmätsystem enligt patentkrav 2, k ä n - n e t e c k n a t av att kontrollmätsystemet innefattar (9), matningsenheten för reglering av nämnda frekvens, amplitud en styr- och reglerenhet som är ansluten till kraft- och fas.

4. Kontrollmätsystem enligt patentkrav 2 eller 3, k ä n n e t e c k n a t av att kraftmatningsenheten inne- fattar en strömgenerator (4), som är ansluten till det starkströmsalstrande organet, en spänningsgenerator (5), som är ansluten till det högspänningsalstrande organet, en första funktionsgenerator (42), som är ansluten till strömgeneratorn och en andra funktionsgenerator (43), som är ansluten till spänningsgeneratorn.

5. Kontrollmätsystem enligt något av föregående patentkrav, varvid energimätsystemets strömdetektorenhet innefattar åtminstone en strömmättransformator och att dess spänningsdetektorenhet innefattar åtminstone en spän- ningsmättransformator, k ä n n e t e c k n a t av att det högspänningsalstrande organet innefattar åtminstone en spänningstransformator (66-68), som alstrar högspänningen vid extremt låg ström, vars amplitud understiger 0,1 A, att det starkströmsalstrande organet innefattar åtminstone en strömtransformator som alstrar starkströmmen vid ex- tremt låg spänning, vars amplitud understiger 10 V, att spänningsnormalorganet innefattar åtminstone en spännings- normaltransformator och att strömnormalorganet innefattar åtminstone en strömnormaltransformator, varvid spännings- transformatorn är ansluten till spänningsnormaltransfor- matorn och är anordnad för anslutning till spänningsmät- transformatorn så att denna blir parallellkopplad med spänningsnormaltransformatorn och varvid strömtransforma- torn är ansluten till strömnormaltransformatorn och är an- ordnad för anslutning till strömmättransformatorn så att denna blir seriekopplad med strömnormaltransformatorn. 504 416 12

6. Kontrollmätsystem enligt något av föregående patentkrav, k ä n n e t e c k n a t av att komparator- enheten är anordnad för anslutning till åtminstone en ström- och/eller spänningsmättransformator.