SU1647443A1 - Digital electricity meter for multiphase mains - Google Patents
Digital electricity meter for multiphase mains Download PDFInfo
- Publication number
- SU1647443A1 SU1647443A1 SU884622932A SU4622932A SU1647443A1 SU 1647443 A1 SU1647443 A1 SU 1647443A1 SU 884622932 A SU884622932 A SU 884622932A SU 4622932 A SU4622932 A SU 4622932A SU 1647443 A1 SU1647443 A1 SU 1647443A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- input
- output
- counter
- frequency
- inputs
- Prior art date
Links
Landscapes
- Measuring Phase Differences (AREA)
Abstract
Изобретение относитс к электроизмерительной технике и может быть использовано при построении высокоточных цифровых устройств дл измерени электроэнергии многофазной сети. Целью изобретени вл етс повышение точности. Цель достигаетс введением масштабного преобразовател (МП) 4, второго и третьего ключей 24 и 25, преобразовател 6 напр жени вкод(ПНК), комбинационного сумматора 7, двух многоцелевых регистров 8, 18, генератора 9, четырех счетчиков 10, 11, 12, 17, блока 13 выбора частоты, блока 14 фор041 И мировани заполн ющих импупьоов ческого элемента 2И 15, двух элементов 2И-НЕ 21, 22, дешис} j , элемента 20 задержки, -входоио i- ческого элемента j И-НЕ 16, fier. , . частоты, п управл емых делителей 20 i,. , 26.п частоты (УДЧ), п регистров 27 1,. ., 27 п п дифференцирующих цепей 28 1, , 28 п n-входового логического элемента п-ИЛИ 29, блока 30 индикации Измерение злекг роэнергии многофазной сети д.. -„ без распараллеливани структурной ,емь по числу фаз. Применение введенм -ч .,иф ровых узлов позвол ет путем отп-г вующего опроса всех фаз о лсо т суммарную электроэнергию сети при это1 синхронизаци перемчожител Б и ПИК позвол ет исключить вли ние коммутации -. ных выбросов на точность устройстеа. Биг тродействующий выбор коэффициентов передач МП 4 и УДЧ отдельно по каждо фазе дает возможность с высокой точностью измер ть пофазно энергию. Устройство также содержит п трансформаторов 1.1, ..., 1.п напр жени , п трансформаторов 2.1 2.п тока, первый ключ 3. 2 з.п.ф-лы, 5 ил. Н§ Јь 2 4 СО Щиг1The invention relates to electrical measuring technology and can be used in the construction of high-precision digital devices for measuring electrical energy in a multiphase network. The aim of the invention is to improve the accuracy. The goal is achieved by introducing the scale converter (MP) 4, the second and third keys 24 and 25, the voltage converter VC converter 6, the combiner adder 7, two multipurpose registers 8, 18, generator 9, four counters 10, 11, 12, 17 , block 13, frequency selection, block 14, Form 041, and the interpolation of an impulse element 2И 15, two elements 2И-НЕ 21, 22, desc} j, a delay element 20, -input i-th element j И И НЕ 16, fier. , frequency, n controlled dividers 20 i ,. , 26.p frequencies (UDCH), n registers 27 1 ,. ., 27 p p differentiating circuits 28 1, 28 p n-input logic element p-OR 29, indication unit 30 Measurement of the energy of a multiphase network d. - "without structural parallelization, by the number of phases. The use of input-frequency knots allows you, by sending a polling of all phases of the total power network, while synchronization of switch B and PIC allows you to eliminate the influence of switching. emissions on the accuracy of the device. The high-speed selection of the transfer factors MP 4 and UDCH separately for each phase makes it possible to measure energy by phase with high accuracy. The device also contains n transformers 1.1, ..., 1.p voltage, n transformers 2.1 2.p current, the first key 3. 2 Cp. F-ly, 5 ill. Н§ Јь 2 4 WITH Schig1
Description
Изобретение относитс к электроизмерительной технике и может быть использовано при построении высокоточных цифровых устройств дл измерени электроэнергии многофазной сети,The invention relates to electrical measuring technology and can be used in the construction of high-precision digital devices for measuring electricity in a multiphase network.
Целью изобретени вл етс повышение точности измерени электроэнергии многофазной сети.The aim of the invention is to improve the accuracy of measuring electricity of a multi-phase network.
На фиг. 1 представлена блок-схема цифрового измерител электрической энергии многофазной сети; на фиг. 2 а-в - блок-схемы умножител , блока выбора частоты и блока формировани заполн ющих импульсов соответственно; на фиг. 3 и 4 - временные диаграммы работы устройства; на фиг.FIG. 1 is a block diagram of a digital multi-phase network electric power meter; in fig. 2 a-b shows block diagrams of a multiplier, a frequency selection unit and a filling pulse shaping unit, respectively; in fig. 3 and 4 - timing charts of the device; in fig.
5- характеристики умножител .5- characteristics of the multiplier.
Цифровой измеритель электрической энергии многофазной сети содержит входные трансформаторы 1.1, ..., 1,п напр жени , входные трансформаторы 2.1. ..., 2.п тока, первый ключ 3, масштабный преобразователь 4, умножитель 5, преобразовательThe digital meter of electrical energy of a multiphase network contains input transformers 1.1, ..., 1, p voltage, input transformers 2.1. ..., 2.p current, first key 3, scale converter 4, multiplier 5, converter
6напр жени в код., комбинационный сумматор 7, первый многоцелевой регистр 8, генератор 9, первый, второй и третий летчики 10- 12 соответственно, блок 13 выбора частоты, блок 14 формировани заполн ющих импульсов, логический элемент J.-Л 15, логический элемент И-НЕ 16, четвертый счетчик 17; второй многоцелевой регистр 18, дешифратор 19 элемент 20 задержка, первый и второй логические элементы 2Vi- НЕ 21 и 22 соответственно, делитель 23 частоты , второй и третий ключ 24 и 25, управл емые делители 26.126.п частоты , регистры 27.1, ..., 27.п, дифференцирующие цепи 28.128.п, логический элемент6 voltage coded., Combinational adder 7, first multipurpose register 8, generator 9, first, second and third pilots 10-12, respectively, frequency selection unit 13, filling pulse shaping unit 14, logic element J. -L 15, logical element AND NOT 16, fourth counter 17; the second multipurpose register 18, the decoder 19, the element 20, the delay, the first and second logic elements 2Vi- HE 21 and 22, respectively, the frequency divider 23, the second and third key 24 and 25, the controlled dividers 26.126.p frequencies, registers 27.1, ... , 27.p, differentiating circuits 28.128.p, logical element
пИЛИ 19 и блок 20 индикации.drank 19 and display unit 20.
Трансформаторы 1.1, ..., 1.п напр жени и трансформаторы 2.12.п тока подключены к первым пик вторым п входам ключа 3 соответственно. Первый выход ключа 3 соединен с первым входом умножител 5, а второй выход через масштабный преобразователь 4 - к второму входу умножител 5, выход которого через преобразователь 6 напр жени в код соединен с вторым входом комбинационного сумматора 7. Выход последнего подключен к входу многоцелевого регистра 8, который первым выходом соединен с первым входом комбинационного сумматора 7. Выход генератора 9 подключен к входу записи многоцелевого регистра 8, входу управлени умножител 5, к тактовому входу блока 13 выбора частоты, через счетчик 11 - к входам адреса записи и адреса считывани В многоцелевого регистра 18 и к управл ющему входу ключа 25, а также непосредственно к входу счетчика 10, первый выход которого подключен к управл ющему входу преобразовател 6 напр жени в код, а второй выход - к управл ющим входам ключей 3 и 24, к входам первого адреса считывани А многоцелевых регистTransformers 1.1, ..., 1.p voltage and transformers 2.12.p current connected to the first peak of the second n inputs of the key 3, respectively. The first output of the key 3 is connected to the first input of the multiplier 5, and the second output through the large-scale converter 4 is connected to the second input of the multiplier 5, the output of which is connected to the second input of the combination multipurpose register 8 via the voltage-to-voltage converter 6. The first output is connected to the first input of the combinational adder 7. The output of the generator 9 is connected to the recording input of the multipurpose register 8, the control input of the multiplier 5, to the clock input of the frequency selection unit 13, through a counter 11 - to the inputs of the write address and read address B of the multipurpose register 18 and to the control input of the key 25, as well as directly to the input of the counter 10, the first output of which is connected to the control input of the voltage converter 6 to the code, and the second output to the control key inputs 3 and 24, to the inputs of the first read address A of the multipurpose register
ров 8 и 18 их входу адреса записи многоцелевого регистра 8. Выход блока 13 выбора частоты через блок 14 формировани запоминающих импульсов соединен с вторым входом логического элемента 2И 15, выходDitch 8 and 18 to their input of the write address of the multipurpose register 8. The output of the frequency selection unit 13 is connected to the second input of the logical element 2I 15 through the block 14 to form the storage pulses, output
0 которого через счетчик 17 подключен к входам многоцелевого регистра 18 и логического элемента jH-HE 16, который выходом соединен с первыми входами логических элементов 2И-НЕ 21 и 22.0 through which the counter 17 is connected to the inputs of the multipurpose register 18 and the logic element jH-HE 16, which is connected to the first inputs of the logic elements 2I-HE 21 and 22.
5 Первый выход А многоцелевого регистра 18 через дешифратор 19 подключен к управл ющему входу масштабного преобразовател 4, а его второй выход В через регистры 27.1, ..., 27.п - к управл ющим5 The first output A of the multipurpose register 18 is connected via the decoder 19 to the control input of the scaler 4, and its second output B via the registers 27.1, ..., 27.n to the control
0 входам управл емых делителей 26.126.п0 inputs of controlled dividers 26.126.p
частоты соответственно. Младший разр д второго выхода В многоцелевого регистра 18 через счетчик 11 соединен с входом выбора частоты блока 13 выбора частоты. Вы5 ход переноса комбинационного сумматора 7 подключен к входу ключа 24, первый выход которого через управл емый делитель 2б.п частоты и дифференцирующую цепь 28.п подключен к первому входу логического эле0 мента пИЛ И 29. Выходы ключа 24 со второгоfrequencies, respectively. The lowest bit of the second output In the multipurpose register 18 through the counter 11 is connected to the input frequency selection unit 13 frequency selection. The transfer path 5 of the combinational adder 7 is connected to the input of the key 24, the first output of which is controlled by the controlled frequency divider 2b.p and the differentiating circuit 28.p is connected to the first input of the logic element UL AND 29. The outputs of the key 24 from the second
го п-й через управл емые делители 26.1...., Go nth through controlled dividers 26.1 ....,
26.(п-1) частоты и через дифференцирующие26. (p-1) frequencies and through differentiating
цепи 28.1, ..., 28,(п-1) соединены с входамиcircuits 28.1, ..., 28, (p-1) are connected to the inputs
логического элемента пИЛИ 29 с второго поlogic element drank 29 from the second to
5 соответственно, выход которого соединен с входом блока 30 индикации.5, respectively, the output of which is connected to the input of the display unit 30.
Выходы управл емых делителей 26.1 26.п подключены к соответствующим входам ключа 25 с первого по п-й.The outputs of the controlled dividers 26.1 26.p are connected to the corresponding inputs of the key 25 from the first to the fifth.
0 Первый выход ключа 25 через делитель 23 частоты и элемент 20 задержки соединен с входами сброса блока 13 выбора частоты, блока 14 формировани заполн ющих импульсов и счетчика 17, а через делитель 230 The first output of the switch 25 through the frequency divider 23 and the delay element 20 is connected to the reset inputs of the frequency selection unit 13, the filling pulse shaping unit 14 and the counter 17, and through the divider 23
5 частоты - с вторым входом логического элемента 2I/I-HE 21, выходом подключенного к второму входу логического элемента 2И-НЕ 22, Выход последнего соединен с входом записи многоцелевого регистра 18 и с(п+1)-м5 frequencies - with the second input of the logic element 2I / I-HE 21, the output connected to the second input of the logic element 2И-НЕ 22, the output of the latter is connected to the recording input of the multipurpose register 18 and c (n + 1) -m
0 входом кл юча 25, выходы которого с второго по (п+1)-й подключены к входам записи регистров 27.127,п соответственно.0 by the input of the unit 25, the outputs of which from the second to (n + 1) -th are connected to the inputs of the record registers 27.127, n respectively.
Умножитель 5 (фиг, 2а) содержит аналого-цифровой преобразователь 31 (АЦП 31) иThe multiplier 5 (FIG. 2a) contains an analog-to-digital converter 31 (ADC 31) and
5 умножающий цифроаналоговый преобразователь 32 (ЦАП 32). Второй вход умножител 5 через АЦП 31 подключен к входу ЦАП 32, вход опорного напр жени которого соединен с первым входом умножител 5, а выход - с выходом умножител .5, управл ющий вход5 multiplying digital-to-analog converter 32 (D / A converter 32). The second input of the multiplier 5 is connected via ADC 31 to the input of the DAC 32, the input of the reference voltage of which is connected to the first input of the multiplier 5, and the output is connected to the output of the multiplier .5, the control input
которого подключен к управл ющему входу АЦП 31.which is connected to the control input of the ADC 31.
Блок 13 выбора частоты (БВЧ 13) (фиг. 26) содержит п тый счетчик 33. инвертор 34, второй логический элемент 2И 35, логический элемент ЗИ и первый и второй логические элементы 2 ИЛИ 37 и 38 соответственно.Тактовый вход БВЧ 13 подключен к счетному входу счетчика 33, первый выход которого соединен с первы- ми выходами логических элементов 35 и 36, которые выходами подключены к первому и второму входам логического элемента 37, выход последнего подключен к выходу БВЧ 13 и к первому входу логиче- ского элемента 38, второй вход которого соединен с входом сброса БВЧ 13, а выход - с входом сброса счетчика 33. Вход выбора частоты БВЧ 13 подключен через инвертор 34 к второму входу логического элемента 35 и непосредственно - к третьему входу элемента 36, второй вход которого соединен с вторым выходом счетчика 33.The frequency selection unit 13 (UHF 13) (FIG. 26) comprises a fifth counter 33. an inverter 34, a second logic element 2I 35, a logic element ZI, and the first and second logic elements 2 OR 37 and 38, respectively. The clock input BVC 13 is connected to counter input 33, the first output of which is connected to the first outputs of logic elements 35 and 36, which are connected to the first and second inputs of logic element 37 by the outputs, the output of the latter is connected to the output of the UHF 13 and the first input of the logical element 38, the input of which is connected to the reset input of the high frequency 13, output - to the input of counter 33. Reset Enter frequency selection BVCH 13 is connected through an inverter 34 to the second input of NAND gate 35 and directly - to the third input member 36, the second input of which is connected to the second output of the counter 33.
Блок 14 формировани заполн ющих импульсов(БФЗИ 14)(фиг.2в)содержитвто- рой элемент 39 задержки, счетчик 40 с .предварительнЗй установкой и счетчик-распределитель 41 импульсов . Тактовый вход БФЗИ 14 подключен к счетному входу счетчика 40 с предварительной уста- новкой, вход сброса которого соединен с входами сброса счетчика-распределител 41 импульсов и БФЗИ 14. Выход БФЗИ 14 соединен со счетным входом счетчика 41, с выходом переноса счетчика 40 и через эле- мент 39 задержки - с входом записи счетчика 40, вход предварительной установки которого подключен к выходу счетчика 41.The filling pulse shaping unit 14 (BFZI 14) (Fig. 2b) comprises a second delay element 39, a counter 40 sec. Of pre-installation and a counter distributor 41 of pulses. The clock input of the BFZI 14 is connected to the counting input of the counter 40 with a preset, the reset input of which is connected to the reset inputs of the counter-distributor 41 pulses and BFZI 14. The output of the BFZI 14 is connected to the counting input of the counter 41, with the transfer output of the counter 40 and through the elec - ment 39 delay - with the input of the record of the counter 40, the pre-installation of which is connected to the output of the counter 41.
Устройство работает следующим образом . ..VThe device works as follows. ..V
Работа блоков цифрового измерител электрической энергии синхронизирована выходными импульсами частоты fiy генератора 9, а также кодами на втором выходе управл ющего счетчика 10 и на выходе уп- равл ющего счетчика 11, которые циклически измен ютс с частотами f2y и fsy соответственно. Кроме того, дл управлени запуском АЦП 31 в умножителе 5 и преобразовател 6 напр жени в код используетс импульсна последовательность частоты 2f2y с первого выхода счетчика 11. ПричемThe operation of the digital electric energy meter blocks is synchronized by the output pulses of the frequency fiy of the generator 9, as well as by the codes on the second output of the control counter 10 and on the output of the control counter 11, which cyclically vary with the frequencies f2y and fsy, respectively. In addition, to control the start of the A / D converter 31 in multiplier 5 and voltage converter 6, a 2f2y pulse sequence from the first output of counter 11 is used.
,-Ј: ,0), -Ј:, 0)
где z, q - целые числа, причем 1 z q (поэтому fiy f2y f3y).where z, q are integers, and 1 z q (therefore, fiy f2y f3y).
В результате этого с частотой опроса fay происходит переключение ключей 3 и 24, аAs a result, keys 3 and 24 are switched to the polling frequency fay, and
также циклическое изменение адреса записи многоцелевого регистра 8 и адресов считывани А многоцелевых регистров 8 и 18, а с более низкой частотой опроса (зу - переключение ключа 25 и циклическое изменение адресов записи и считывание В многоцелевого регистра 18.also the cyclic change of the write address of the multipurpose register 8 and the readout addresses A of the multipurpose registers 8 and 18, and with a lower interrogation rate (the switch is the key 25 and the cyclic change of the write addresses and the readout B of the multipurpose register 18.
Многоцелевые регистры 8 и 18 представл ют собой устройства, которые записывают входную информацию по переднему фронту сигнала на входе записи в чейку с адресом, установленным на входе адреса записи, и производ т считывание информации на выходы А и В из чеек, адреса которых определ ютс управл ющими кодами на входах адреса считывани А и В соответственно . При этом количество используемых чеек в регистрах 8 и 18 определ етс количеством фаз п в сети. Многоцелевой регистр 8 в совокупности с комбинационным сумматором 7 образует n-фазный накапливающий сумматор, а многоцелевой регистр 18 используетс в предлагаемом цифровом измерителе дл приема, хранени и считывани сформированных кодовых значений MF, определ ющих коэффициенты усилени .1К4.п масштабною преобразовател 4 и коэффициенты делени частоты К26.1 К2б.п управл емых делителейThe multipurpose registers 8 and 18 are devices that write input information on the leading edge of the signal at the write input to the cell with the address set at the input of the write address, and read information to outputs A and B from the cells whose addresses are determined codes at the inputs of the read address A and B, respectively. In this case, the number of cells used in registers 8 and 18 is determined by the number of phases n in the network. The multipurpose register 8, in conjunction with the combinational adder 7, forms an n-phase accumulating adder, and the multipurpose register 18 is used in the proposed digital meter for receiving, storing and reading the generated MF code values determining the gain factors .1К4.n scale converter 4 and division factors frequencies K26.1 K2b.p controlled dividers
26.1, ..., 26.п частоты отдельно по каждой фазе. Причем дл каждой F-й фазы эти коэффициенты определ ютс выражением K4.F K26.F . (где Мр - целое число) и автоматически подбираютс таким образом , что умножитель 5 и преобразователь 6 напр жени в код посто нно работают на узком оптимальном участке своих рабочих характеристик независимо от величин фазных токов.26.1, ..., 26.p frequencies separately for each phase. Moreover, for each Fth phase, these coefficients are determined by the expression K4. F K26. F. (where Mp is an integer) and automatically matched in such a way that the multiplier 5 and the voltage-to-voltage converter 6 continuously operate in a narrow optimal portion of their performance, regardless of the magnitude of the phase currents.
Выходные сигналы трансформаторовTransformer Output
1.1 1.п напр жени и 2.1 2.п тока с1.1 1.p voltage and 2.1 2.p current with
частотой f2y циклически опрашиваютс при помощи ключа 3. С такой же частотой f2y измен ютс коэффициенты усилени ЮмКз.п масштабного преобразовател 4, которые дл F-й фазы поступают из F-й чейки многоцелевого регистра 18 на его выход А и далее через дешифратор 19 - на управл ющий входданного масштабного преобразовател . Врем Т r 1/f2y подключени сигналов напр жени и тока F-й фазы к входам умножител 5 назовем тактом, а врем Тц n/f2y опроса ключом 3 всех п фаз - циклом измерени .The frequency f2y is cyclically polled with the help of key 3. With the same frequency f2y, the amplification factors YumKz.p of the scale converter 4 change, which for the Fth phase come from the Fth cell of the multipurpose register 18 to its output A and then through the decoder 19 - to the control input of the input scale converter. The time T r 1 / f2y of connecting the voltage and current signals of the F-th phase to the inputs of multiplier 5 is called the clock cycle, and the time of the polling time n / f2y with the key 3 of all n phases is the measurement cycle.
Таким образом, при кратковременном подключении напр жени и тока F-й фазы на выходе умножител 5 на i-м такте сформируетс аналогова выборка мгновенной мощности Pp(i)Thus, during a short-term connection of the voltage and current of the Fth phase, the analog sample of the instantaneous power Pp (i) is formed at the output of the multiplier 5 at the ith cycle.
PF (1) - U.F K2.F K4F K5PF (1) - U.F K2.F K4F K5
т„t „
bS uK-sln(-S-v4+vV)xbS uK-sln (-S-v4 + vV) x
v 1|Чv 1 | h
fK-slnC- -vl+V ) , (2)fK-slnC- -vl + V), (2)
где K t F, K2.F, K4 F, Ks - коэффициенты передачи , нумераци которых совпадает с номерами соответствующих блоков;where K t F, K2.F, K4 F, Ks are transmission coefficients, the numbering of which coincides with the numbers of the corresponding blocks;
л л 1l l 1
U FI I F - амплитудные значени напр жени и тока v-й гармоники F-й фазы, причем 1 , N - отношение частоты f2y к частотеU FI I F - amplitude values of voltage and current of the v-th harmonic of the F-th phase, with 1, N - the ratio of the frequency f2y to the frequency
1 первой гармоники входных сигналов, N f2y/fi;1 first harmonic of input signals, N f2y / fi;
фазовые сдвиги напр жени и тока F-й фазы V -и гармоники относительно н ль-перехода напр жений первой фазы первой гармоники . phase shifts of voltage and current of the Fth phase of the Vth harmonic with respect to the transition of the voltages of the first phase of the first harmonic.
Управл ющие импульсы с первого выхода счетчика 10 запуркают в начале качдо- го i-ro такта АЦП 31 умножитель 5 и преобразователь 6 напр жени в код. Поэтому по окончании i-ro такта измерени при подключении F-й фазы на выходе преобразовател б формируетс кодовое значение выборки Pp(i) мгновенной мощности, которое хранитс на его выходе в течение всего следующего (i+1)-ro такта. В течение i-ro так та на выходе преобразовател 6 напр жени в код хранитс код мгновенной мощности P(F-1)0-1) предыдущей фазы, который поступает на вход n-фазного накапливающего сумматора, состо щего из сумматора 7 и регистра 8. Многоцелевой регистр 8 тактируетс по входу записи выходными импульсами генератора 9 с частотой fiy, котора в Z раз превышает частоту f2y. При этом запись и считывание в многоцелевом регистре 8 осуществл етс через чейку с номером F, что определ етс соответствующим кодом на его входах адреса записи и адреса считывани А, который также поступает и на управл ющий вход ключа 24.The control pulses from the first output of the counter 10 foul at the beginning of the i-th cycle of the A / D converter 31 multiplier 5 and voltage converter 6 to code. Therefore, at the end of the i-ro measurement cycle, when the Fth phase is connected, the output code Pp (i) of the instantaneous power is generated at the output of the converter b, which is stored at its output for the entire next (i + 1) -ro cycle. During i-ro, the same output of the voltage converter 6 to the code stores the instantaneous power code P (F-1) 0-1 of the previous phase, which is fed to the input of the n-phase accumulating adder consisting of adder 7 and register 8 The multipurpose register 8 is clocked at the write input by the output pulses of the generator 9 at a frequency fiy that is Z times the frequency f2y. In this case, the recording and reading in the multipurpose register 8 is carried out through the cell number F, which is determined by the corresponding code at its inputs of the write address and read address A, which also goes to the control input of the key 24.
Таким образом, в течение 1-го такта измерений при подключении ключом 3 сигна-. лов напр жени и тока F-й фазы в F-й чейке многоцелевого регистра 8 с высокой частотой fiy суммируетс кодовое значение выборки P(F-i)(l-1)(F-1) F-й фазы, сформированное по окончании предыдущего тактаThus, during the 1st measurement cycle when connected with the key 3 signal-. catching the voltage and current of the F-th phase in the F-th cell of the multipurpose register 8 with a high frequency fiy is summed up the code value of the sample P (F-i) (l-1) (F-1) of the F-th phase, formed at the end of the previous cycle
SF (I) Z Kl F К2 F K4F К5 Кб ,2 U К Sln(-lЈv(l-1)+V1 uF )SF (I) Z Kl F K2 F K4F K5 Kb, 2 U K Sln (-lЈv (l-1) + V1 uF)
V 1V 1
IVFIVF
InIn
sin ((i-1)+ vV ).(3)sin ((i-1) + vV). (3)
5five
00
5five
00
5five
00
5five
где Sp(i) - сумма кодовых значений выборки Q мощности P(F-1)(H), которые Z раз течение 1-го такта просуммировались через F-ю чейку n-фазного накапливающего сумматора;where Sp (i) is the sum of the sampled code values Q of the power P (F-1) (H), which were summed Z times during the 1st cycle through the Fth cell of the n-phase accumulating adder;
Кб - коэффициент передачи преобразовател 6.KB - the transfer coefficient of the Converter 6.
В результате этого на выходе переноса сумматора 7 на прот жении 1-го такта измерени с частотой, пропорциональной значению P(F-i)(i-1), формируетс пачка импульсов, котора подключаетс ключом 24 через соответствующие управл емый делитель 26.(F-1) частоты и дифференцирующую цепь 28.(F-1} к (Р-1)-му входу элемента пИЛИ 29 и накапливаетс в блоке 30 индикации . Такое высокочастотное тактирование n-фазного накапливающего сумматора позвол ет намного повысить быстродействие при выборе коэффициентов передачиAs a result, at the output of the transfer of the adder 7 during the 1st measurement cycle with a frequency proportional to the value of P (Fi) (i-1), a burst of pulses is formed, which is connected by a key 24 through the corresponding controlled divider 26. (F-1 ) frequencies and a differentiating circuit 28. (F-1} to the (P-1) -th input of the element PILI 29 and accumulates in the display unit 30. Such high-frequency clocking of the n-phase accumulating adder allows a much higher speed when selecting transfer coefficients
преобразовател 4 и делителей 26.126.п.converter 4 and dividers 26.126.
Коэффициенты усилени масштабного преобразовател 4 и управл емого делител 26.F частоты дл любой F-й фазы равны, поэтому средние частоты импульсов на выходах управл емых делителей 26,1, ..., 26.п частоты однознз«но определ ют количество электроэнергии соответствующих фаз. Отсюда нар ду с общим значением электроэнергии n-фазной сэти, формируемым в блоке 30 индикации, можно с высокой точностью измер ть электроэнергию отдельных фаз.The gains of the scale converter 4 and the controlled divider 26.F frequencies for any Fth phase are equal, therefore the average frequencies of the pulses at the outputs of the controlled dividers 26.1, ..., 26.n are the frequencies of single-frequency "but determine the amount of electricity corresponding to phases. Hence, along with the total value of the n-phase electrical energy generated in the display unit 30, it is possible to measure the electrical energy of the individual phases with high accuracy.
Таким образом, за L циклов измерени в блок 30 индикации предлагаемого цифрового измерител поступит количество импульсов EN(L), пропорциональное измеренной электроэнергии многофазной сети в соответствии с выражениемThus, over L measurement cycles, the display unit 30 of the proposed digital meter will receive the number of EN (L) pulses proportional to the measured electricity of the multiphase network in accordance with the expression
L n mL n m
Ем 00 2 -X -2 KI.F -K2.F -K4FEm 00 2 -X -2 KI.F-K2.F-K4F
F 1 V 1 F 1 V 1
5050
Кб : Кб К,8 26 F KB: KB K, 8 26 F
uЈ-sln(4j-(nЈ+F)+Vi/Ј )uЈ-sln (4j- (nЈ + F) + Vi /)
InIn
|Ј.S|n(-|Ј(nt+F) VV,F ), (3)| Ј.S | n (- | Ј (nt + F) VV, F), (3)
Где Ј.- номер цикла;Where Ј.- is the cycle number;
Кб, К,8, K26F - коэффициенты передачи соответствующих по нумерации блоков.Kb, K, 8, K26F - transfer coefficients of the corresponding block numbering.
Рассмотрим кратко процесс выбора коэффициентов передачи, врем которогоConsider briefly the process of selecting the transmission coefficients, the time of which
определ етс дл каждой из фаз периодом Тзу 1 /fay.determined for each of the phases by a Tzu 1 / fay period.
Выходные импульсы генератора 9 с частотой fiy поступают на тактовый вход БВЧ 13, который в зависимости от единичного или нулевого сигнала на входе выбора частоты вырабатывает на своем выходе импульсы с частотой fiy/x или fsy 2fiy/3x 2f4y/3 соответственно , (где х - целое число). Эти импульсы поступают на тактовый вход БФЗИ 14 и вызывают формирование на его выходе двоичной последовательности заполн ющих импульсов, период поступлени каждого следующего из которых в два раза больше предыдущего (фиг. 3, б).The output pulses of the generator 9 with frequency fiy arrive at the clock input of the high frequency 13, which, depending on the single or zero signal at the frequency selection input, produces at its output pulses with frequency fiy / x or fsy 2fiy / 3x 2f4y / 3, respectively, (where x is integer). These pulses arrive at the clock input of the BFZI 14 and cause the formation at its output of a binary sequence of filling pulses, the arrival time of each next one of which is twice the previous one (Fig. 3, b).
В течение времени Тзу пачки импульсов с выхода управл емого делител 26.F частоты одной из фаз, проход через ключ 25 и управл ющий делитель 23 частоты, преобразуютс в последовательность импульсов с относительно равномерным периодом. Далее эти импульсы при единичном выходном сигнале элемента 16 через логические элементы 21 и 22 поступают на вход записи многоцелевого регистра 18 и через ключ 25 - на вход записи соответствующего регистра 27,F. В результате зтого в течение каждого периода выходных импульсов делител 23 частоты, пропорциональных энергии F-й фазы, в счетчике 17 накапливаютс выходные импульсы БФЗИ 14. По окончании каждого периода импульсов на выходе делител 23 частоты происходит запись выходного кода MF счетчика 17 в F-ю чейку многоцелевого регистра 18 и через выход В - в соответствующий регистр 27.F, после чего в цел х синхронизации происходит сброс блоков 13 и 14 и счетчика 17 и весь процесс повтор етс снова. При этом адрес чейки F определ етс кодом F, поступающим на входы адреса записи и адреса считывани В с частотой тзу, в (q/z) раз меньшей частоты f2y. Отсюда частота считывани коэффициентов усилени по выходу А и коэф- фициентов делени по выходу В в многоцелевом регистре 18 различна и отличаетс в (q/z) раз.During the time Tzu, the pulse bursts from the output of the controlled divider 26.F of the frequency of one of the phases, the passage through the switch 25 and the controlling divider 23 of the frequency, are converted into a sequence of pulses with a relatively uniform period. Next, these pulses with a single output signal of the element 16 through the logic elements 21 and 22 are fed to the input of the record of the multipurpose register 18 and through the key 25 to the record of the corresponding register 27, F. As a result, during each period of the output pulses of the splitter 23 frequencies proportional to the energy of the Fth phase, the output pulses of the BFZI 14 accumulate in the counter 17. At the end of each pulse period, the output code MF of the counter 17 is written to the Fth the multipurpose register cell 18 and output B to the corresponding register 27.F, after which, for synchronization purposes, blocks 13 and 14 and counter 17 are reset and the whole process is repeated again. In this case, the address of the cell F is determined by the code F, which arrives at the inputs of the write address and read address B with the frequency tzu, (q / z) times lower than the frequency f2y. Hence, the frequency of reading of the gain factors for output A and the division factors for output B in the multipurpose register 18 is different and differs (q / z) times.
Логический элемент 16 необходим дл надежного установлени максимального коэффициента усилени K4.F дл F-й фазы с нулевой или минимальной нагрузкой. В этом случае период выходных импульсов делител велик, и при по влении на выходе счетчика 17 максимального кода (все единицы ) перепад в ноль выходного сигнала логического элемента JI/1-HE блокирует элемент 15, запреща дальнейший счет в счетчике 17, а также, проход через элементы 21 и 22, осуществл ет запись этого максимального кода Мртах в многоцелевой регистр 18 и через его выход В - в соответствующий регистр 27.F.Logic element 16 is required to reliably set the maximum gain factor K4.F for the Fth phase with zero or minimum load. In this case, the period of the output pulses of the divider is large, and when the maximum code (all ones) appears at the output of the counter 17, the drop to zero of the output signal of the logic element JI / 1-HE blocks the element 15, prohibiting further counting in the counter 17, as well as through elements 21 and 22, writes this maximum code, Mrtach, to the multipurpose register 18 and, through its output B, to the corresponding register 27.F.
При вариаци х нагрузки и неравномер- 5 ности выходных импульсов делител 23 частоты могут возникать сбои и неустойчивый выбор коэффициентов передачи преобразовател 4 и делител 26.1,,.., 26.п. Дл устранени этого влени в предлагаемоеWith variations in the load and non-uniformity of the output pulses of the frequency divider 23, malfunctions and an unstable selection of the transfer coefficients of the converter 4 and the divider 26.1 can occur, .., 26.p. To eliminate this phenomenon in the proposed
0 устройство введены счетчик 12 и блок 13. Если при одной выходной частоте ВВЧ 13 происход т сбои по младшему разр ду выхода В многоцелевого регистра 18, то выходной логический уровень счетчика 120 device 12 and block 13 are entered. If at one output frequency of the RFI 13, the low-order bit of output B of the multipurpose register 18 fails, then the output logic level of the counter 12
5 измен етс на противоположный, что измен ет и выходную частоту БВЧ 13 ча i,p« Поэтому сбои и неустойчива р 10игл % v устран ютс полностью5 is changed to the opposite, which also changes the output frequency of the UHF 13 cha i, p ". Therefore, the faults and the unstable p 10%% v are eliminated completely.
Умножитель 5 (фиг 2 а) ч п The multiplier 5 (Fig 2 a) h p
0 перемножение кода фазного , - л ветствующую аналоговую выЬорк напр жени путем совместного ф,,и ционировани АЦП 31 и ЦАП 3 Сим ронизаци умножител 5 происходит по е о0 multiplication of the phase code, - the corresponding analog voltage extrusion by the joint f ,,, and the coding of the A / D converters 31 and D / A 3 Simulation of the multiplier 5 occurs according to
5 управл ющему входу5 control input
БВЧ 13 (фиг 2 б) производи долепи х раз счетчиком 33 входной п- слешем TV ,, ности импульсов частоты ф:ргпрог.-ч на выходах логических элементов 2 ) iBVCh 13 (FIG. 2 b) produce dolepi x times by counter 33 of the input after TV, TV, of frequency pulses f: rgprog.h at the outputs of logic elements 2) i
0 36 сигналов частоты или fsvCooTp -r , но в зависимости от уровн сигн то п, ino i i частоты на входе инвертора 34, п jvuee выдачу на выход управл ющих ,с через элемент 2ИЛИ 37 Импульсом на г 0 36 frequency signals or fsvCooTp -r, but depending on the signal level n, ino i i the frequencies at the input of the inverter 34, n jvuee output to the output of the control, with through element 2IL 37 Pulse per g
5 де сброса БВЧ 13, проход щим через 5 , мент 38 на вход сбросд счетчика производитс синхронизации данного Ь i ка.5 de reset BWC 13, passing through 5, ment 38 to the input reset of the counter is performed by synchronizing this b i k.
Рассмотрим работу БФЗИ 14 (фмг 2 г4Consider the work BFZI 14 (fmg 2 G4
0 Сигнал сброса устанавливает счетчики 0 , 41 в нулевое состо ние. После этого ,ir, : ходе счетчика 40 с предвартепыюр (-; новкой формируетс импульс, поступающий на счетный вход счетчика 41 распределите5 л импульсов и с некоторой задержкой - на вход записи счетчика 40. В результате этого счетчик 40 предустанавливаетс в состо ние 2°. Каждый импульс, поступающий на счетный вход счетчика 40, вызывает вычита0 ние единицы из числа, записанного в ходе предварительной установки. При достижении нул на выходе переноса счетчика 40 с предварительной установкой вновь по вл етс импульс, в результате чего на следую5 щем по старшинству выходе счетчика 41 распределител импульсов по вл етс сигнал логической единицы, и счетчик 40 предустанавливаетс в состо ние 21. Далее процесс повтор етс до тех пор, пока на входы сброса счетчиков 40 и 41 не поступит0 The reset signal sets the counters 0, 41 to the zero state. After that, ir,: during the course of the counter 40 with the advance (-; a pulse is formed at the counting input of the counter 41, distribute 5 liters of pulses and with some delay - to the recording input of the counter 40. As a result, the counter 40 is preset to the 2 ° state. Each pulse arriving at the counting input of counter 40 causes the unit to be subtracted from the number recorded during the preset.When zero reaches the transfer output of the counter 40 with the preset, a pulse appears again, as a result of which seniority output of the counter 41 by the pulse distributor signal is a logic one, and the counter 40 predustanavlivaets in state 21. Then the process is repeated as long as the reset inputs of counters 40 and 41 are not received
следующий импульс, который устанавливает их в нулевое состо ние.the next pulse, which sets them to the zero state.
Таким образом, каждый импульс с выхода делител 23 частоты, поступающий через элемент 20 задержки на вход сброса БФЗИ 14, вызывает по вление серии импульсов на выходе последнего. При этом временные интервалы между моментом сброса БФЗИ 14 и каждым следующим импульсом, по вл ющимс на его выходе, удваиваютс .Thus, each pulse from the output of the frequency divider 23, coming through the delay element 20 to the reset input of the BFZI 14, causes the appearance of a series of pulses at the output of the latter. At the same time, the time intervals between the moment of resetting of the BFZI 14 and each subsequent pulse appearing at its output double.
На фиг. 3 а, б, в, г представлены временные диаграммы сигналов на тактовом входе БФЗЙ 14, на выходе БФЗИ 14, на выходе делител 23 частоты и на выходе элемента 20 задержки соответственно. Число импуль- сов, поступивших из БФЗИ 14 в счетчик 17 за интервал времени между двум импульсами сброса на их входах сброса, представл ют собой число Мр, которое далее записываетс в F-ю чейку многоцелевого регистра 18, определ значени коэффициентов K4.F и Кзб.Р дл соответствующей фазы .FIG. 3 a, b, c, d shows the time diagrams of the signals at the clock input of the BFZY 14, the output of the BFZI 14, the output of the frequency divider 23 and the output of the delay element 20, respectively. The number of pulses received from the BFZI 14 into the counter 17 during the time interval between two reset pulses at their reset inputs is the number Mp, which is then recorded in the Fth cell of the multipurpose register 18, and the values of the coefficients K4.F and Кзб are determined .P for the corresponding phase.
На фиг. 4 изображена зависимость числа Мр от периода выходного сигнала дели- тел частоты. Как видно из графика, благодар функционированию блока выбора частоты характеристика имеет гистерезис дл каждого значени MF, что повышает надежность и точность устройства из-за от- сутстви ложных срабатываний схемы. На фиг. 4 То - минимальное пороговое значение периода выходного сигнала делител частоты.FIG. 4 shows the dependence of the number Mp on the period of the output signal of the frequency dividers. As can be seen from the graph, due to the functioning of the frequency selector, the characteristic has a hysteresis for each MF value, which improves the reliability and accuracy of the device due to the absence of false positives of the circuit. FIG. 4 That is the minimum threshold value of the period of the output signal of the frequency divider.
Таким образом, в устройстве повышена точность измерени ,Thus, the device improves measurement accuracy,
Измерение электроэнергии многофазной сети в предлагаемом цифровом измерителе электроэнергии достигаетс без распараллеливани структурной схемы по числу фаз исследуемой сети, что привело бы к увеличению аппаратурных затрат. Применение введенных цифровых узлов позвол ет путем быстродействующего опроса всех фаз измер ть суммарную электроэнергию сети, при этом синхронизаци умножител и преобразовател напр жени в код позвол ет исключить вли ние коммутационных выбросов на точность устройства. Быстродействующий выбор коэффициентов пере- дачи масштабного преобразовател и управл емых делителей частоты отдельно по каждой фазе дает возможность с высокой точностью измер ть пофазную энергию. Построение большинства блоков на базе циф- ровых элементов позвол ет при необходимости перевести данную структуру на БИС, так как аналоговые регулировки и подстройки при реализации устройства практически отсутствуют.The measurement of the electricity of a multiphase network in the proposed digital electricity meter is achieved without parallelizing the block diagram by the number of phases of the network under study, which would lead to an increase in hardware costs. The use of the introduced digital nodes allows to measure the total electric power of the network by a quick interrogation of all phases, while synchronizing the multiplier and the voltage converter into the code eliminates the effect of switching surges on the accuracy of the device. The high-speed selection of the transmission coefficients of the scale converter and controlled frequency dividers separately for each phase makes it possible to measure phase-phase energy with high accuracy. The construction of most blocks based on digital elements allows, if necessary, to transfer this structure to LSI, since the analog adjustments and adjustments in the implementation of the device are practically absent.
Использование изобретени позвол ет повысить точность измерени по сравнению с известными многофазными счетчиками электроэнергии за счет того, что независимо от величин токов в каждой из п фаз (которые в общем случае могут и существенно отличатьс друг от друга) умножитель 5 в предлагаемом цифровом измерителе работает на узком линейном участке своей рабочей характеристики, не превышающем трех (фиг. 5, где 42 и 43 - идеальна и реальна рабочие характеристики умножител ):The use of the invention makes it possible to increase the measurement accuracy in comparison with the known multiphase electricity meters due to the fact that regardless of the magnitudes of the currents in each of the n phases (which can generally differ significantly from each other), the multiplier 5 in the proposed digital meter operates on a narrow linear plot of its working characteristics, not exceeding three (Fig. 5, where 42 and 43 - is the ideal and real performance characteristics of the multiplier):
нГн Ufe (max) 3приnH Ufe (max) 3 when
U умнб (min) 1 ум1н5 -Const.,U smart (min) 1 mind1n5 -const.,
При MF 7 в предлагаемом устройстве полный динамический диапазон HF изменени токов по каждой из фаз составл етWith MF 7, in the proposed device, the full dynamic range of the HF of the currents in each of the phases is
paxpax
HFHF
U умнб ( max) U умн5 (min)U smart (max) U smart 5 (min)
,МM
3 27 3843 27 384
( , 11ум2н5 - сигналы на первом и втором входах умножител , пропорциональные фазным напр жению и току) с погрешностью у , определ емой на Нрумн 3. В то же врем в прототипе дл достижени такого же диапазона умножитель должен работать в диапазоне 3, что неизбежно приводит к увеличению его мультипликативной погрешности и возрастанию погрешностей нелинейности и, следовательно, к снижению точности. В известных многофазных счетчиках электроэнергии по этим же причинам достижение высокой точности затруднено из-за неидеальности рабочих характеристик умножителей (фиг. 5).(11um2n5 - signals at the first and second inputs of the multiplier, proportional to the phase voltage and current) with an error of y determined by Hrmn 3. At the same time, in the prototype, to achieve the same range, the multiplier should work in the range 3, which inevitably leads to an increase in its multiplicative error and an increase in the nonlinearity errors and, consequently, to a decrease in accuracy. In the well-known multiphase electricity meters for the same reasons, achieving high accuracy is difficult because of the non-ideal performance characteristics of the multipliers (Fig. 5).
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU884622932A SU1647443A1 (en) | 1988-12-19 | 1988-12-19 | Digital electricity meter for multiphase mains |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU884622932A SU1647443A1 (en) | 1988-12-19 | 1988-12-19 | Digital electricity meter for multiphase mains |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SU1647443A1 true SU1647443A1 (en) | 1991-05-07 |
Family
ID=21416361
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU884622932A SU1647443A1 (en) | 1988-12-19 | 1988-12-19 | Digital electricity meter for multiphase mains |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SU (1) | SU1647443A1 (en) |
-
1988
- 1988-12-19 SU SU884622932A patent/SU1647443A1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
За вка DE №3329761, кл. G01 R 11/00, 1985. За вка DE № 3534085, кл. G 01 R 22/00, 1987 * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP0177557B1 (en) | Counting apparatus and method for frequency sampling | |
US5578917A (en) | Repetitive digital sampling circuit using two delay lines for improved time accuracy | |
SU1647443A1 (en) | Digital electricity meter for multiphase mains | |
US3947673A (en) | Apparatus for comparing two binary signals | |
SU1277351A1 (en) | Pulse repetition frequency multiplier | |
SU1749842A1 (en) | Electrical power digital meter | |
SU1221614A1 (en) | Method of phase shift-to-digital code conversion | |
SU677095A1 (en) | Number code- to-pulse recurrence frequency converter | |
SU411632A1 (en) | ||
SU736370A1 (en) | Converter-cyclic converter of time interval into digital code | |
SU1707557A1 (en) | Power-to-frequency digital multiphase converter | |
SU328530A1 (en) | ||
SU1140054A2 (en) | Ac voltage effective value measuring method | |
SU980015A1 (en) | Instantaneous value phase meter | |
SU993162A1 (en) | Digital device for measuring voltage assymetry | |
SU1307443A1 (en) | Meter of time intervals | |
SU957166A1 (en) | Time interval to code converter | |
SU1325451A1 (en) | Composite signal digital generator | |
SU424081A1 (en) | MEASURING MEDIUM FREQUENCY PULSES | |
RU1824597C (en) | Pulse duration meter | |
SU1728857A2 (en) | Multichannel measuring device | |
SU978098A1 (en) | Time interval converter | |
RU2013030C1 (en) | Device for testing of irregularity of frequency characteristic of sensitivity of microphone | |
SU1238271A1 (en) | Method of measuring parameters of pulse characteristic of television channel | |
SU1035790A1 (en) | Electric value integral characteristic analog-digital converter |