SU1749842A1 - Цифровой измеритель электрической энергии - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к цифровой электроизмерительной технике и может быть использовано при построении электронных измерителей активной электроэнер- гии. Целью изобретени   вл етс  повышение точности и быстродействи  при измерении электроэнергии непериодических и периодических колебаний, а также сигналов, измен ющихс  во времени. Дл  этого в устройство, содержащее входные преобразователи напр жени  1 и тока 2, шины входного напр жени  3 и тока А, два инвертора 7 и 8. коммутатор 9, первый и второй аналого-цифровые преобразователи 10 и 11, цифровой перемножающий блок 12, накапливающий сумматор 13, блок 14 выбора диапазона, блок 19 управлени  и индикатор 20, введены два блока 5, 6 выборки и хранени , генератор 15, счетчик 16, логический элемент2 ИЛИ-НЕ 17 и формирователь, 18. Введенные блоки позвол ют модифицировать алгоритм измерени  такмм образом, чтобы за меньшее врем  благодар  фиксаций промежуточных измерений в блоках 5 и 6 выборки и хранени  произвести компенсацию погрешности. 1 ил. (Л ч

Description

Изобретение относитс  к области цифровой электроизмерительной техники и может быть использовано при построении электронных измерителей активной электроэнергии непериодических и периодических колебаний, а также сигналов, измен ющихс  во времени.

Известен цифровой измеритель мощно- - сти, содержащий первый и второй входные преобразователи, входы которых подключены к шинам входных сигналов, блок выбора диапазона, индикатор, элемент И, счетчик, генератор импульсов, элемент ИЛИ, двухтактный интегрирующий преобразователь, умножитель, блок выделени  периода, переключатель , шину опорного сигнала, блок управлени  коммутатором, инвертор и источник опорного напр жени .

Недостатки указанного измерител  - невысокие быстродействие и точность измерени .

Известен цифровой измеритель мощности , содержащий входные преобразователи напр жени  и тока, шины входных сигналов напр жени  и тока, блок выбора диапазона, переключатель, два коммутатора, источник опорного напр жени , два инвертора, перемножитель , блок управлени  коммутатором, двухтактный интегрирующий преобразователь , элементы ИЛИ и И, генератор импульсов , счетчик, индикатор и шину опорного сигнала.

00

. ю

Недостатки указанного устройства - недостаточно высокие быстродействие и точность .

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому ре- , зультату  вл етс  цифровой измеритель активной мощности, содержащий входные преобразователи напр жени  и тока, шины входного напр жени  и тока, переключатель , первый коммутатор, блок выбора диапазона , первый и второй инверторы, блок управлени , блок выделени  периода, шину опорного сигнала, цифровой перемножающий блок, индикатор, второй коммутатор, два аналого-цифровых преобразовател  напр жени  и тока, делитель периода, шина запуска, первый накапливающий сумматор, первый и второй блоки оперативной пам ти и третий коммутатор. Известный цифровой измеритель активной мощности имеет более высокие точность и быстродействие по сравнению с вышеописанными устройствами .

Однако недостатком известного устройства  вл етс  невысока  точность при измерении электрической энергии непериодических или резкопеременных колебаний , а также сигналов, быстро измен ющихс  во времени. Кроме того, быстродействие указанного устройства недостаточно велико. Это не позвол ет широко использовать устройство в реальных электрических сет х, где основные параметры сигналов (частота сети, амплитуды и фазы сигналов) могут достаточно быстро измен тьс  от периода к периоду. Особенно это относитс  к сет м с резкопе- ременными нагрузками.

Это св зано с тем, что процесс компенсации нелинейных составл ющих погрешностей в устройстве происходит за четыре цикла, каждый длительностью по р Тх, где Тх - период входного переменного сигнала или сетевой помехи (два цикла измерени  с записью в блоки оперативной пам ти и два цикла обработки). Причем на третьем и четвертом циклах обработки измерени  текущих входных сигналов вообще не производитс . Если сигнал непериодический либо резкопеременный, то в известном цифровом измерителе возникает существенна  методическа  погрешность. Рассмотрим ее подробнее.

Пусть U (), («к) - эквиваленты мгновенных значений сигналов напр жени  « тока, преобразованные посредством первого и второго АЦП в течение первого цикла работы известного устройства. Разлага 

1Г(#к) и Г (OK) в виде полиномов (р д Маклорена ) получим известные выражени 

U1 («к КИ1+&u) и(ак}ьа2и2(ак)+ази3(ак )... ...+anUn(«);(1)

I («кНо+(1+ (5si)l( i)+b2l2( «к )+Ьз13(сЈ)+ ...

...+ Ьп1п(«к),(2)

где (1+ dsuhai. 32. азап и (1+ 5si)bi. b2,

02bn - коэффициенты р да Маклорена;

UQ и 1о - первые члены р да Маклорена, которые определ ют аддитивные составл ющие погрешности АЦП напр жени  и тока соответственно; (5Su и 5S| - коэффициенты,

характеризующие мультипликативные составл ющие погрешности АЦП напр жени 

и тока соответственно; %- точка разложени  в р д на первом цикле измерени .

Пусть о - точка разложени  на втором цикле измерени , котора  соответствует по

времени точке а, на первом цикле. Тогда сыражени (1) и (2) дл  второго цикла измерени  принимают вид:

U1 (аЈК1о+(1+ 4и) и(((с$+... ...+апип(с$:(3)

1(о2НоК1 + 40 1(ак)+Ь212(с$+Ьз 3(с$+ ... (о|);(4)

Если сигналы непериодичны или за врем  одного цикла длительность р Тх изменились , то

U («1 ) U-(«Ј). (5); («); («Ј) (6) В этом случае результаты Pi и 2 дл  первого и второго циклов измерени  аналогичны соответствующим выражени м з третьем с той разницей, что в формулы дл  Pi и Р2 вместо параметра необходимо подставить а и сЈ соответственно. Таким образом , дл  первого цикла результат измерени  записываетс :

р.42Мьии(н/(;ь

х.о

«nUV ajDeM $siV i«hbtiV«i b,..+

iVoK№ « Mg«( Mu&suKSufcbM b

«.SiM Mo e,,

(7)

где

6,.U0ba IaK)Ue Ц lV)a, №ll „ц leK)o, U«) b} I V,)a, U7Kl « VQZ b, I(t4Ua2 UV.1 Ч l(rf 40гиУи1 Ь3 iVn+Mtyi) 1„+ог l/V) , «Ь, 1(,(1 Ь21 KjyU fe Vl b,l(KV).

51749842

Дл  второго цикла измерений имеем:

p,)i:-uk i-i(«s) (i+SeiR2lW)

И-l

,21

k O

где

9Ј-и.-ЬгГ%ф-и,М иФ-°,

,bz rVjba, U(oi«) b I .VejUVSlb.-lKl+a.UVJl-bz I КИЛ) bj-lV Va .VojU tellMteiSl-aj-UVtlb, .I(t ba5lP( b,-iM)+.

Дл  третьего цикла обработки модуль результата преобразовани  прототипа запишетс  следующим образом:

П-1

р,)±и(4)-к«1)

fcrO

)le-S U(|-() l/o

KrO

n-

S 1(.,

где

9,.Ue-b1lV;i Uebjl4 lJ-a,uH) «bjlV.I °. UUDMH Ua Л UVI) 1.Ю, UV« b, UVJ .bjlVll ajUV bjI -), .UVll VU b, HoiU-ajUVJ

bjiXKuVUM KU- Результат преобразовани  четвертого цикла определ етс  следующим образом:

) (е

-И5Л1..± («.)h-0 О

-«eIo-043,

e4-u.biitk i-u4b1iV i o,u(ot|,,)i.

«bjlVll-o. ),- -Q2uV;i b,-I(xaK)a,UVll b2l ( -OtUVllbjl leilba teiilVajUVj, «b.IletibajU l.tVlb nicttl-OjUMcti Ь315(к.. .

:

$

ль за10

X

15

20

0) 25

РТ-;(Р.),

) (liK ui iWiM ttiliKet.) о,ЩЛ1 Ь, IjUlUQ.Ut Ь,1(

flluK;ibsiji.t .uo,u{jdl1,tb,iUet;v. ()

f.uVo b,,u (tf«) b,l {tfi)atuV b«iV .i-o.uV.HIi(ci5n

,u(«i1,) b,lV .l о,Ш1 b2I4(«i) o,U(ei« b.l Kl-o.OKilM2 v «1 a,uV.l b.Ik .l-eiU,) b, 1 («) - -olu lat b.KVO.U lfc il b, Ik«K...

Запишем выражение П21 D общем виде Pz-rlli:( cl««H«K

i l Г Цг

„em-i,.;. i ./,. 2 Ги 1

tn-f Й 1

H-rezaeyvk)b2e(4)

m«i 6ai

4-dit(z: fwym-V,i b« itfii

TJI-I e

W |:|:a2y ii .).

РГ4 22(( tK)

- т пksO

аг)

или

с/з;

го :

.

30

;

,Q /}

где ©j, G, 0|, 0 -полные суммы, соответствующие второму, третьему, четвертому и п тому слагаемым в квадратных скобках выражени  (13).

Сравнение окончательного выражени  35 дл  Рг устройства-прототипа и выражени  (14) показывает, что при непериодических или резкопеременных сигналах в прототипе возникает дополнительна  методическа  погрешность уд:

40 уд е + е|ч-.ОБ)

Если же сигналы периодические, то и выражение (14) аналогично соответс- вующей формуле в 3. В этом случае из 45 общей нелинейной составл ющей погрешности остаютс  только комбинации 01 с нечетными коэффициентами р да Маклорена, а остальные комбинации, содержащие хот  бы один четный член р да, полностью пенсируютс  (это касаетс  0,

Таким образом, известный цифровой измеритель активной мощности при непериодических и резкопеременных сигналах

Тогда результирующее значение измер емой мощности в устройстве-прототи-

пе. которое определ етс  как 55 обладает невысокой тоТность юГтак какТо- среднеарифметическа  величина модулей двух циклов измерений и двух циклов обработки , определ етс  при резкопеременных или непериодических сигналах выражением

грешность уд скомпенсировать не удаетс . Причем эта погрешность тем существенно, чем больше различаютс  величины в выражени х (5) и (6).

Таким образом, известный цифровой измеритель активной мощности при непериодических и резкопеременных сигналах

обладает невысокой тоТность юГтак какТо-

обладает невысокой тоТность юГтак какТо-

грешность уд скомпенсировать не удаетс . Причем эта погрешность тем существенно, чем больше различаютс  величины в выражени х (5) и (6).

Кроме того, данное устройство имеет недостаточно высокое быстродействие, так как полна  компенсаци  погрешностей и получение суммарного результата получаетс  за четыре цикла, длительность каждого из которых равна р Тх. В лучшем случае при это составл ет три-четыре периода сети (первые два периода - измерение, и один- два периода - обработка). Причем на третьем и четвертом цикле сигналы и, следовательно, текуща  мощность вообще не измер ютс , что при непериодических сигналах недопустимо.

Целью изобретени   вл етс  повышение точности и быстродействи  при измерении электроэнергии непериодических и периодических колебаний, а также сигналов , измен ющихс  во времени.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что з цифровой измеритель электрической энергии, содержащий входные преобразователи напр жени  и тока, первый и второй инверторы, -коммутатор, первый и второй аналого-цифровой преобразователь (АЦП), цифровой перемножающий блок, накапливающий сумматор, блок выбора диапазона, блок управлени  и индикатор, причем сигнальные входы входных преобразователей напр жени  и тока подключены к шинам входных напр жений и тока, а их управл ющие входы подключены соответственно к первому и второму выходу блока выбора диапазона, выходы входных преобразователей напр жени  и тока соединены с первым и вторым входами блока выбора диапазона соответственно, третий выход которого подключен к первому управл ющему входу индикатора, выход первого инвертора соединен с вторым входом коммутатора, первый и второй выходы которого подключены к первому и второму входам блока управлени  и через первый и второй АЦП соединены с первым и вторым входами цифрового перемножающего блока соответственно, выход которого подключен к входу накапливающего сумматора , который выходом соединен с входом индикатора, первый и второй выходы блока управлени  подключены к второму управл ющему входу аналого- цифровых преобразователей и к второму управл ющему входу индикатора соответственно , выходы Завершение преобразовани  первого и второго АЦП соединены с четвертым и п тым входами блока управлени , перва  и втора  группы выходов которого подключены к управл ющим входам цифрового перемножающего блока и накапливающего сумматора соответственно, введены два блока выборки и хранени ,

генератор, счетчик, логический элемент 2 ИЛИ-НЕ и формирователь, причем выход входного преобразовател  напр жени  через первый блок выборки и хранени  подключей к первому и третьему входам коммутатора и к входу первого инвертора, который выходом соединен с четвертым входом коммутатора, выход входного преобразовател  тока подключен через второй

блок выборки и хранени  к п тому и восьмому входам коммутатора и к входу второго инвертора, который выходом соединен с шестым и седьмым входами коммутатора, выход генератора подключен к третьему

входу блока управлени , к первым управл ющим входам первого и второго АЦП и к счетному входу счетчика, который выходом соединен с управл ющим входом коммутатора и через логический элемент 2 ИЛИ-НЕ

и формирователь - с управл ющими входами первого и второго блоков выборки и хранени ,

Введение первого и второго блоков выборки и хранени  и соответствующих им

новых св зей позвол ет фиксировать выборки напр жени  и тока на каждые четы - ре такта работы АЦП, дава  возможность реализовать за это врем  полное четырехтактное коммутационное инвертирование.

Поэтому методическа  погрешность уд равна нулю при любых формах и характере изменени  входных сигналов. Применение этих блоков позволило также избавитьс  от более сложных цифровых блоков оперативной пам ти.

Кроме того, удаетс  существенно повысить быстродействие, так как дл  реализации четырех циклов дл  устранени  погрешности в прототипе требуетс  врем 

4хрхТх (где р - целое число, Тх - период входных сигналов), в то врем  как в предлагаемом устройстве это врем  равно четырем тактам работы АЦП. При быстродействие в предлагаемом устройстве повышаетс 

в п раз (где п - число выборок АЦП за один период входных сигналов). Если же то быстродействие удаетс  повысить в (р п) раз. Следует особо отметить, что если в прототипе на третьем и четвертом цикле измерение текущей мощности вообще не производитс , то в предполагаемом устройстве измерение происходит непрерывно, и поэтому любые изменени  формы сигналов учитываютс  полностью.

Введение генератора, счетчика, элемента 2 ИЛИ-НЕ и формировател  позвол ет организовать управление работой предлагаемого устройства. При этом отпадает необходимость использовани  блока

выделени  периода и делител  периода при измерении электроэнергии, так как выборки АЦП тока и напр жени  могут быть не синхронизированы с периодом сети.

Введенные в устройство в функциональные блоки и элементы  вл ютс  типовыми узлами измерительной и вычислительной техники. Однако их использование в совокупности с новыми св з ми  вл етс  новым, не встречаетс  в известной технической литературе и позвол ет достичь поставленную цель - повышение точности и быстродействи .

На чертеже представлена блок-схема предлагаемого цифрового измерител  электрической энергии.

Цифровой измеритель электрической энергии содержит входной преобразователь 1 напр жени , входной преобразователь 2 тока, шину 3 входного напр жени , шину 4 входного тока, первый и второй блоки 5 и б выборки и хранени , первый и второй инверторы 7 и 8, коммутатор 9, первый и второй АЦП 10 и 11, цифровой перемножающий блок 12, накапливающий сумматор 13, блок 14 выбора диапазона, генератор 15, счетчик 16, логический элемент 2 ИЛИ-НЕ 17. формирователь 18, блок 19 управлени  и индикатор 20,

Шина 3 входного напр жени  через входной преобразователь 1 напр жени  и первый 5 блок выборки и хранени  3 подключена к первому и третьему входам коммутатора 9 и к входу первого инвертора 7, который выходом соединен с вторым и четвертым входами коммутатора 9. Шина 4 входного тока через входной преобразователь 2 тока и второй блок 6 выборки и хранени  подключена к п тому и восьмому входам коммутатора 9 и к входу второго инвертора 8, который выходом соединен с шестым и седьмым входами коммутатора 9. Первый и второй выходы последнего соединены с первым и вторым входами блока 19 управлени  и через первый АЦП 10 и второй АЦП 11 подключены к первому и второму входам цифрового перемножающего блока 12 соответственно, выход которго через накапливающий сумматор 13 соединен с входом индикатора 20. Выходы входного преобразовател  1 напр жени  и входного преобразовател  2 тока подключены к первому и второму входам блока 14 выбора диапазона. Первый, второй и третий выходы блока 14 выбора диапазона подключены к управл ющим входам входного преобразовател  1 напр жени , входного преобразовател  2 тока и к первому управл ющему входу индикатора 20 соответственно. Первый и второй выходы блока 19 управлени 

соединены соответственно с вторыми управл ющими входами первого АЦП 10 и второго АЦП 11 и с вторым управл ющим входом индикатора 20. Выходы Заверше- 5 ние преобразовани  первого АЦП 10 и второго АЦП 11 подключены к чегвертому и п тому входам блока 19 управлени , перва  и втора  группы выходов которого соединены с управл ющими входами цифрового пе0 ремножающего блока 12 и накапливающего сумматора 13. Выход генератора 15 подключен к третьему входу блока 19 управлени , к первым управл ющим входам первого АЦП 10 и второго АЦП 11 и к счетному входу

5 счетчика 16. Выход последнего соединен с управл ющим входом коммутатора 9 и через логический элемент 2 ИЛИ-НЕ 17 и формирователь 18 - с управл ющими входами первого и второго блоков 5 и 6 выборки и

0 хранени .

Устройство работает следующим образом .

Работа устройства синхронизирована генератором 15, период выходных импуль5 сов которого определ ет длительность такта работы устройства. Врем  такта определ етс  длительностью аналого-цифрового преобразовани  информации в первом и втором АЦП 10 и 11, оторые

0 запускаютс  выходными импульсами генератора 15, поступающими на их первый управл ющий вход. Выходной код счетчика 16 измен етс  с частотой импульсов генератора 15 и определ ет скорость потактового

5 переключени  коммутатора 9.

При изменении младших разр дов выходного кода счетчика 16 из состо ни  (11) в состо ние (00) на выходе элемента 2 ИЛ1Л- НЕ по вл етс  сигнал логической единицы.

0 По положительному фронту этого сигнала на выходе формировател  18 вырабатываетс  короткий единичный импульс, поступающий далее на управл ющие входы первого и второго блоков 5 и 6 выборки и хранени 

5 и определ ющий шаг дискретизации входных сигналов

Таким образом, за один интервал времени между соседними выборками входных сигналов первым и вторым блоками 5

0 и 6 выборки и хранени  п роисходит четыре такта переключени  коммутатора и соответствующее им аналого-цифровое преобразование этих сигналов в первом и втором АЦП 10 и 11. Входные напр жение

5 и ток с шины 3 входного напр жени  и с шины 4 входного тока поступают на входы входных преобразователей 1 напр жени  и тока, где преобразуютс  в низковольтные измерительные сигналы. Далее они поступают на входы первого и второго блоков 5 и

6 выборки и хранени , выборка которых осуществл етс  циклически один раз за четыре такта. Поэтому с момента выборки в течение последующих четырех тактов выходные сигналы первого и второго блоков 5 и 6 остаютс  посто нными.

На первом такте измерений эти зафиксированные сигналы напр жени  Ki U(t) и тока К2 i(t) в определенном масштабе подаютс  на входы АЦП первого и второго 10 и 11 через первый и п тый входы коммутатора 9 соответственно. Одновременно указанные сигналы подаютс  на первый и второй входы блока 19 управлени , В зависимости от знака этих сигналов и номера такта измерени  блок 19 управлени  измен ет режим работы накапливающего сумматора 13, перевод  его в режим суммировани  или вычитани .

Управл ющим импульсом генератора 15 через первые управл ющие входы запускаютс  первый и второй АЦП 10 и 11 напр жени  и тока. По приходу сигналов готовности обоих АЦП на четвертый и п тый входы блока 19 управлени  последний через первую группу выходов формирует управл ющие импульсы, которыми выходные коды напр жени  и тока с выходоб первого и второго АЦП 10 и 11 соответственно перезаписываютс  во входные регистры цифрового перемножающего блока 12, После этого сигналом блока 19 управлени  через его первый выход производитс  сброс первого и второго АЦП 10 и 11. Результат перемножени  записываетс  в выходном регистре цифрового перемножающего блока 12.

Далее блок 19 управлени  вырабатывает через вторую группу выходов управл ющий сигнал, и результат перемножени  перезаписываетс  в накапливающий сумматор 13. При этом в последнем формируетс  результат, определ емый суммой ранее накопленной величины, поступившим на вход кодом мгновенной мощности. В сумматоре 13 происходит суммирований произведений напр жени  и тока с одинаковыми знаками и вычитание произведений выборок с противоположными знаками. Выходной сигнал накапливающего сумматора 13 поступает на индикатор 20, который под управлением сигнала на втором выходе блока 19 управлени  отображает общее количество электроэнергии.

Посла прихода следующего выходного импульсй генератора 15 под управлением выходного кода счетчика 16 замыкаютс  второй и шестой ключи коммутатора 9, начинаетс  второй такт измерений. При этом на вход первого АЦП 10 напр жени  подаетс  напр жение -Ki U(t), а на вход второго АЦП 12 тока - сигнал, пропорциональный току -К2 l(t)J. Дальнейший пор док работы блоков устройства полностью аналогичен

первому такту за исключением того, что в накапливающем сумматоре произведений выборок, знаки которых противоположны, и вычитание произведений выборок, знаки которых одинаковы.

На третьем и четвертом тактах измерени  происходит суммирование произведений кодов сигналов Ki U(t) и -Ki l(t), а также -Ki U(t)J и -К2 I(t) соответственно. При этом пор док суммировани  произведений на

третьем и четвертом тактах аналогичен пор дку суммировани  на втором и первом тактах.

В остальном работа блоков предлагаемого устройства остаетс  прежней. Блок 14

выбора диапазона управл ет коэффициентами передачи входных преобразователей 1 и 2 напр жение и тока и корректирует в соответствии результат на индикаторе 20.

После выполнени  четырех тактов происходит следующа  выборка и запоминание входных мгновенных значений сигналов первым и вторым блоками 5 и б выборки и хранени , после чего весь процесс циклически повтор етс . Полный цикл коррекции погрешностей производитс  над фиксированными значени ми входных сигналов, поэтому услови  (5) и (6) тер ют силу, так как

al oЈ ак при любой форме и характере

изменени  входных сигналов. Поэтому, замен   «к на «к в выражени х (1) и (2) получаем формулы эквивалентов мгновенных значений напр жени  и тока в предлагаемом устройстве

u (aK)Uo+() U(aK)+a2 и2(0к)+... ...+а„ ип(«к);(16)

I г( О + 3sO К Ок)+Ь2 I2( ак}+ ... ...+Ьп1п(«к).(17)

Таким образом, результаты преобразовани  на первом, втором, третьем и четвертом тактах преобразовани  предлагаемого цифрового измерител  электрической энергии PI, Ра Рз и FM записываютс  соответственно выражени м

р, ад icuwi

иоКккЬМиЭ;;(18)

W + W SsilU(«t,lI((SSuUe «utcM-i VilfortekHUoVQ (19)

PHuSsuKi silUKlIW-Msul Г0 fUtMiUM tU l-UoVg (20)

(и$511и№кШ кИиЈ5Ц)10

U{tn-Msi)lV(««)-U Vei}(21)

глев; иЛЛ««Н0-Ь, I bMtQ.Ufct,,)

b, 1(, U(of.) b, I U.,,- aeUVl b, I(««| nauV«l ).. «оги4К) Ь31 №,)сцИ)1о ю,Я(«М b, («.UajUVl Ьг «b,l M }(22)

еИоМХИзЬн КЬо анЬ .UKl b3l (o VasUV.lIe- -o,UV.) Ь, №«) QI U K) b, I2K)- -OjU(«M b, V.l-Oj UVtf.) I,0jИV.)

b, iu i-a}uVi bziVuoru3(c/k)

«Ь, I M ,(23)

§;ЛМ к1иоЬ51(, DK)V l2(cM-a,U(oiK) Ь, I loM+cM te,,),,- -MVn Ь,1{«кЬаги5К) bjl te)- 02UV« bjl Ua UV) I0- -MJM b, 1Ю а3и%„)Ь21г(оМ- -Q,U1(t Hbsl1( 0+ ,(2Ц

.bjlVJ + U.bjl M-a.Ufo

ь„гм O.UKI Ц1з(«« а2игм1

10+сци {«,,ъ I(Ktlta4UVk)b2 , . l(«k)4a2U(iXK)bj PfcM-cMVi l I0-o5 uVH К IM oj U3Kl Ьг iV)- -d,u3() b5 I(«K1+ .(25)

Так как на прот жении интервала межыборками входных сигналов результаты ырех тактов суммируютс  в накапливаюм сумматоре 13, то в результате за один дискретизации имеем скорректированзначение мгновенной мощности:

Рг-Р,

P2-4(iSsu№ si)U(MI{«i.)4a,U(y,) «Ь3 iyk)+MVn Ь.ЦьМ М ) «I4fi.lt 1

ИЛИ

Pi- lMsulMsilUO M IW+

СО (Х

uz:za2n

W.I f.f

,,2m-l

П-(,

i, , , i i О (о/) Ь2е , I (с.1,,)

(27)

Дальнейшее суммирование выражени  (27) во времени позвол ет измер ть активную электроэнергию электрической сети при любых измен ющихс  входных сигналах . Таким образом, использование изобретени  по сравнению с известным позвол ет повысить точность измерени  электроэнергии при резкопеременных и непериодических сигналах, переходных процессах и т.п., а --акже повысить быстродействие. Повышение точности происходит в предлагаемом цифровом измерителе электрической энергии за счет того, что независимо от характера входных сигналов методическа  погрешность уд прототипа

полностью компенсируетс . Быстродействие предлагаемого устройства выше, так как эта компенсаци  составл ющей уд происходит всего за четыре такта работы АЦП (ин- 5 тервал между двум  соседними выборками сигналов) согласно выражению (27), в то врем  как известное устройство выполн ет эту коррекцию (и только дл  периодических сигналов ) за врем  4 р-Тх. где Тх - период 10 входных сигна лов. Таким образом, если в известном количество выборок за период равна п, то быстродействие повышаетс  в р vn раз.

Основные узлы и блоки предлагаемого 15 устройства могут быть реализованы следующим образом.

Входные преобразовател  1 и 2 напр жени  и тока выполн ютс  в виде трансформаторов с переключением пределов или на 20 микросхемах КР140УД8А и КР590КНЗ, первый и второй блоки5 и 6выборки «хранени  - на микросхемах КР590КНЗ, КР140УДОА и конденсаторах, первый и второй инверторы 7 и 8 - на КР140УД8А, коммутатор 9 - на

25 КР590КНЗ, первый и второй АЦП 10 и 11 реализуютс  на микросхемах К594ЛА1, КР155ИР17, КР554САЗА и КР140УД8А. цифровой перемножающий блок 12 - на микро- схемах К588ВР2, К1802ВР2 или КРЧ802ВР5, накапливающий сумматор 13 - на микросхемах К588ИР1, КР561ИР9 и К561ИМ1. Генератор 15, счетчик 16, элемент 17 2 ИЛИ-НЕ и формирователь 18 выполнены на микро- схемах 561Л Н2, 561ИЕ10,561Л Е5 и 561ЛН2 соответственно, индикатор - на КР558ХП1, КР514ИД2, блок управлени  - на простейших логических элементах или однокристальной микроЭВМ 1816ВЕ51.

Claims (1)

1. По предлагаемому техническому решению реализован макет цифрового измерител  электрической энергии класса 0,05, который предполагаетс  использовать дл  проверки в качестве образцового устройст- ва в системах учета электроэнергии, выпускаемых заводом ВЗЭТ(г. Вильнюс). Формула изобретени  Цифровой измеритель электрической энергии, содержащий входные преобразо 0 ватели напр жени  и тока, шины входного напр жени  и тока, первый и второй инверторы , коммутатор, первый и второй аналого- цифровые преобразователи, цифровой перемножающий блок, накапливающий

   ,-j. сумматор, блок выбора диапазона, блок управлени  и индикатор, причем сигнальные входы входных преобразователей напр жени  и тока подключены к шинам входных напр жений и тока, а их управл ющие входы подключены соответственно к первому и

   40

   второму выходам блока выбора диапазона, выходы входных преобразователей напр жени  и тока соединены с первым и вторым входами блока выбора диапазона соответственно , третий выход которого подключен к первому управл ющему входу индикатора, выход первого инвертора соединен с первым входом коммутатора, первый и второй выходы которого подключены к первому и второму входам блока управлени  и через первый и второй аналого-цифровые преобразователи соединены с первым и вторым входами цифрового перемножающего блока соответственно, выход которого подключен к входу накапливающего сумматора, который выходом соединен с входом индикатора , первый и второй выходы блока управлени  подключены к вторым управл ющим входам аналого-цифровых преобразователей и к второму управл ющему входу индикатора соответственно, выходы Завершение преобразовани  первого и второго аналого-цифровых преобразователей соединены с четвертым и п тым входами блока управлени , перва  и втора  группы выходов которого подключены к управл ющим входам цифрового перемножа0

   5

   0

   5

   ющего блока и накапливающего сумматора соответственно, отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности и быстродействи , в него введены два блока выборки и хранени , генератор, счетчик, логический элемент 2 ИЛИ-НЕ и формирователь, а коммутатор выполнен двухканальным, причем выход сходного преобразовател  напр жени  через первый блок выборки и хранени  подключен к второму и третьему входам коммутатора и к входу первого инвертора, который выходом соединен с четвертым входом коммутатора, выход входного преобразовател  тока подключен через второй блок выборки и хранени  к п тому и восьмому входам коммутатора и к входу второго инвертора, который выходом соединен с шестым и седьмым входами коммутатора, выход генератора подключен к третьему входу блока управлени , к первым управл ющим входам первого и второго аналого-цифровых преобразователей и к счетному входу счетчика, который выходом соединен с управл ющим входом коммутатора и через логический элемент 2 ИЛИ-НЕ и формирователь - с управл ющими входами первого и второго блоков выборки и хранени .