УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МОЩНОСТИ И ЭНЕРГИИ Российский патент 1999 года по МПК G01R21/133 G01R11/48 

Изобретение относится к энергоизмерительной технике и может быть использовано при построении автоматизированных систем контроля за электроэнергией в многоканальной сети.

Из аналогов уровня техники известно "Многоканальное устройство для измерения электрической мощности", содержащее блок измерительных преобразователей в частоту, коммутаторы, блок счетчиков-интеграторов, блок регистров (SU, авторское свидетельство N 1449922, G 01 R 21/133, авторы В.А.Богданов и другие, заявитель Всероссийский Государственный проектно-исследовательский институт энергетических систем и электрических сетей "Энергосетьпроект", 1976 г.).

Недостатком известного устройства являются его меньшие функциональные возможности по сравнению с заявляемым устройством, так как оно не позволяет одновременно производить измерения цифровых и аналоговых сигналов.

Из аналогов уровня техники известно также "Многоканальное устройство для измерения электрической мощности", содержащее блок преобразователей мощности в частоту, блок счетчиков-интеграторов, коммутатор, блок управления и регистр памяти (SU, авторское свидетельство N 1213418, G 01 R 21/133, авторы В.В. Бабилюс и другие, заявитель ордена Октябрьской Революции Всесоюзный государственный проектно-изыскательский и научно-исследовательский институт энергетических систем и электрических сетей "Энергосетьпроект", 1984 г.).

Недостатком известного устройства являются его меньшие функциональные возможности по сравнению с заявляемым устройством, так как оно не позволяет одновременно производить измерение цифровых и аналоговых сигналов.

Наиболее близким к изобретению по совокупности существенных признаков прототипом может быть принято изобретение "Устройство для измерения электрической энергии", содержащее блок обработки информации, аналого-цифровой преобразователь, мультиплексоры, входы которых соединены с выходом измерительных преобразователей напряжения и тока соответственно, причем аналого-цифровой преобразователь подключен к блоку обработки информации (SU, авторское свидетельство N 1257542, G 01 R 22/00, авторы А.В. Праховник и другие, заявитель Киевский ордена Ленина политехнический институт им. 50-летия Великой Октябрьской социалистической революции, 1985 г.).

Недостатком известного устройства являются его меньшие функциональные возможности по сравнению с заявляемым устройством, так как оно не позволяет одновременно производить измерения цифровых и аналоговых сигналов.

Техническим результатом изобретения является устранение указанных недостатков.

Технический результат изобретения достигается тем, что в устройство для измерения электрической мощности, содержащее блок обработки информации, аналогово-цифровой преобразователь, мультиплексоры, входы которых соединены с выходами измерительных преобразователей напряжения и тока соответственно, причем выход аналого-цифрового преобразователя соединен со входами блока обработки информации, введен интерфейсный блок, к аналоговому входу которого параллельно друг другу подключены выходы мультиплексоров, причем цифровой вход интерфейсного блока соединен с выходом параллельного регистра, вход которого соединен с выходом блока обработки информации.

Расширение функциональных возможностей заявляемого устройства достигается за счет увеличения количества опрашиваемых датчиков преобразователей тока и напряжения до неограниченного из-за возможности подключения всех мультиплексоров параллельно к однопроводному двунаправленному аналого-цифровому каналу, благодаря возможности последовательной коммутации аналого-цифровых сигналов в интерфейсном блоке. То есть, интерфейсный блок обеспечивает передачу и прием как цифрового, так и аналогового сигнала.

Изобретение поясняется чертежами, на которых изображены:
фиг. 1 - структурная схема устройства для измерения электрической мощности и энергии,
фиг. 2 - вариант алгоритма работы блока обработки информации.

Устройство для измерения электрической мощности и энергии (фиг. 1) содержит датчики измерительные преобразователи тока 1.1,..., 1.n, 1.n+1,..., 1. n+c, датчики измерительные преобразователи напряжения 2.1, . . .,2.k (например, трансформаторы тока и напряжения).

Выходы датчиков измерительных преобразователей тока 1 и напряжения 2 подключены к аналоговым входам мультиплексоров 3.1,...,3.m. Аналоговые выходы мультиплексоров 3.1,..., 3.m, которые одновременно являются цифровыми выходами у всех мультиплексоров 3.1,...,3.m, подключены параллельно (замкнуты между собой) и через канал 4 подключены к аналоговому входу (он же цифровой выход) интерфейсного блока 5. Аналоговый выход интерфейсного блока 5 подключен к входу аналого-цифрового преобразователя 6, а цифровой вход интерфейсного блока 5 подключен к выходу параллельного регистра 7. Цифровой выход блока аналого-цифрового преобразователя 6 соединен с входом блока обработки информации 8.

Устройство работает следующим образом. При включении устройства из блока обработки информации через интерфейсный блок 5, аналоговый вход которого (цифровой выход) через канал 4 соединен с цифровыми входами мультиплексоров 3, выдается цифровой адрес измерительного преобразователя тока 1.1. Мультиплексоры 3.1,...3.m подключают к каналу 4 только измерительные преобразователи тока 1.1,...,1.n,...,1.n+1 с выданным адресом. После этого интерфейсный блок 5 подключает канал 4 на аналоговый выход, который в свою очередь подключен к входу блока аналого-цифрового преобразователя 6. Аналоговый сигнал, преобразованный с помощью аналого-цифрового преобразователя 6 в цифровой код, передается на вход блока обработки информации 8. То есть, мгновенное значение тока в зависимости от подключенного датчика записывается в блок обработки информации 8. Затем блоком обработки информации 8 вырабатывается адрес датчика преобразователя напряжения 2.1,...,2.k, который стоит в фидере датчика преобразователя тока 1.1,..., 1.n, 1.n+1,..., 1.n+c, мгновенное значение которого было считано до этого. Считывание мгновенного значения напряжения U_i происходит аналогично выше считываемому значению тока J_i. Всего считываются N мгновенных значений тока и N мгновенных значений напряжения, причем N - это количество точек, приходящих на одни период сигнала (для 50 Гц это количество точек, считываемых за 20 ms).

Из 2-х массивов сформированных мгновенных значений тока и напряжения за период блоком 8 обработки информации вычисляются значения активной мощности:

полной мощности:

реактивной мощности:

Аналогично происходит измерение мощностей по другим каналам. Все действия блока 8 обработки информации отражены в алгоритме на фиг. 2.

Конструкция заявленного устройства позволяет расширить его функциональные возможности за счет увеличения количества опрашиваемых датчиков преобразователей тока 1.1, . . .,1.n,...,1.n+c и датчиков преобразователей напряжения 2.1, ...,2.k до неограниченного, из-за подключения всех мультиплексоров 3.1,...,3.m параллельно к однопроводному двунаправленному, аналого-цифровому каналу 4, благодаря возможности последовательной коммутации аналого-цифровых сигналов в интерфейсном блоке 5.

Использование: в автоматизированных системах контроля за электроэнергией в многоканальной сети. Технический результат заключается в увеличении функциональных возможностей, позволяющих одновременно производить измерение цифровых и аналоговых сигналов. Устройство содержит аналого-цифровой преобразователь, мультиплексоры, входы которых соединены с выходами измерительных преобразователей напряжения и тока соответственно. Выход аналого-цифрового преобразователя соединен с входом блока обработки информации. К аналоговому входу интерфейсного блока параллельно друг другу подключены выходы мультиплексоров. Аналоговый выход интерфейсного блока соединен с входом блока обработки информации, который считывает мгновенные значения тока и напряжения, из которых за период вычисляются значения активной, полной и реактивной мощностей. 2 ил.

Устройство для измерения электрической мощности и энергии, содержащее блок обработки информации, аналого-цифровой преобразователь, мультиплексоры, входы которых соединены с выходами измерительных преобразователей напряжения и тока соответственно, причем аналого-цифровой преобразователь подключен к блоку обработки информации, отличающееся тем, что в устройство введен интерфейсный блок, к аналоговому входу которого параллельно друг другу подключены выходы мультиплексоров, причем цифровой вход интерфейсного блока соединен с выходом параллельного регистра, вход которого соединен с выходом блока обработки информации, аналоговый выход интерфейсного блока подключен к входу аналого-цифрового преобразователя, цифровой выход которого соединен с входом блока обработки информации, который считывает мгновенные значения тока и напряжения, из которых за период вычисляются значения активной, полной и реактивной мощностей.