Счетчик электроэнергии Советский патент 1984 года по МПК G01R11/00 

2. Счетчик по п. 1, о т л и чающийся тем, что, с целью расширения его функциональных воз- можностей путем учета различных режимов рекуперации электроэнергии, в него введены элементы И и ИЛИ, причем выход элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ШШ подключен к тактовому входу накапливающего сумматора через элемент И, другой вход которого соединен с выходом элемента ИЛИ, входы которого подключены соответственно к входной шине управления режимом рекуперации и к выходу второго компаратора.

1. СЧЕТЧИК ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ, содержащий преобразователи напряжения и тока, .два сумматора, два компаратора, а также последовательно соединенные генератор тактовых импульсов, генератор случайных чисел и цифроаналоговый преобразователь, . выход которого подключен к первым входам обоих компараторов, стробирую-. щие входы которых соединены с вьрсодом генератора тактовых импульсов, а вторые входы - с выходами соответствующих сумматоров, первые входы которых подключены к выходу пр.еобразователя напряжения, а вторые входы - к выходу -преобразователя тока, причем входы преобразователей напряжения и тока соединены соответственно с входными шинами напряжения и тока, о т- л и ч щ и и с я тем, что, с целью повышения точности измерений, в него введены накапливающий сумматор и элемент ИСКЛЮЧАНЯЦЕЕ ИЛИ, входы которого подключены к выходам соот- . ветствующих компараторов, а выход - (О к тактовому, входу накапливающего сумматора, управляющий вход которого соединен с выходом второго компаратора, а информационный вход - с выходом генератора случайных ЧИСЕЛ. Is9 00 00

Изобретение относится к электроизмерител ной технике, в частности к устройствам для измерения электри ческой энергии в электрических сетях с однополярным напряжением и произвольной формой тока, и может быть использовано для регистрации энергообмена на электроподвижньк.составах и на объектах с автономным элек тропитанием. Известен .счетчик.электроэнергии содержащий преобразователи напряжения и тока, интегратор, источник опорного напряжения переменной поляркости, первый компаратор с узл положительной обратной связи, два резистора, два ключа, второй компаратор, генератор тактовых импульс два элемента И, инвертор, реверсивный счетчик и цифровой индикатор .1 Даннь й счетчик отличается недостаточной точностью измерения, обусловленной аддитивньши, мультипликативными и динамическими погрешностями его узлов, Наиболее близки к изобретению по технической сущности является стохастический сумморазностный ватт метр, который м0яет быть использован и в качестве счетчика электроэнергии, содержащий преобразователи тока и напряжения, два сумматора, два двухпороговых компаратора,реверсивный счетчик, блок цифрового отсчета (индикатор), счетчик, а также последовательно соединенные г нератор тактовых импульсов, генератор случайньгх чисел (М - последоваteльнocтeй), сумматор, блок управляемых инверторов и цифроаналоговый преобразователь, прямой и инверсный выходы которого подключены соот ветственно к первым и вторым входам обоих компараторов, третьи входы которых соединены с выходами соответствующих сумматоров,, выходы со счетными входами реверсивного счетчика, а стробирующие входы - с выходом генератора тактовых импульсов и счетным входом счетчика, первый выход которого соединен с дополнительным входом сумматора, а второй выход - с управляющим входом реверсивного счетчика, выходы которого соединены с входами блока цифрового отсчета, причем первые входы обоих сумматоров подключены к выходу-преобразователя напряжения, а вторые входы,- к выходу преобразователя тока, а входы преобразователей напряжения и тока соединены соответст венно с входными шинами напряжения и тока L2 3. Известный счетчик характеризуется недостаточной точностью при определении потребляемой энергии, которая получается суммированием оце- ,нок мгновенных значений мощности. :Кроме того, счетчик не имеет возможности учитывать возвращенную энергию при рекуперативном торможении, что существенно ограничивает его практическое применение в электротранспорте.. Цель изЬбретения - повьшение точности измерений и расширение функциональных возможностей путем учета различных режимов, рекуперации электроэнергии. Поставленная цель достигается гем, что 6 счетчик, электроэнергии, :;одержащйй преобразователи напряжения и тока, два сумматора, два компаратора, а также последовательно соединенные генератор тактовых импульсов, генератор случайных чисел и цифроаналоговый преобразователь, выход которого подключен к первым входам обоих компараторов, стробирующи входы которых соединены с выходом генератора тактовых: импульсов, а вторые входы - с выходами соответст вующих сумматоров, первые входы которых подключены к вьпсоду преобра о вателя напряжения, а вторые входы к выходу преобразователя тока, прич входы преобразователей напряжения и тока соединены соответственно с входными шинами напряжения и тока, введены накапливающий сумматор и элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, входы кото рого подключены к выходам соот ветствующих компараторов, а выход к тактовому входу накапливающего су матора, управляющий вход которого соединен с выходом второго компаратора, а информационный вход - с выходом генератора случайных чисел-; Кроме того, в счетч1 к введены элементы Ии Р1ЛИ,причем выход элемента ИСКЛЮЧАЮиЩЕ ИЛИ подключен к тактовому входу накапливающего сумматора через.элемент И, другой вход которого соединен с выходом элемента ИЛИ, входы которого подключены соответственно к входной щине управ ления режимов рекуперации и выходу второго компаратора. На чертеже приведена функциональ ная схема счетчика электроэнергии. Счетчик содержит преобразователь напряжения и преобразователь 2 тока входы которых являются входами устройства. Выход преобразователя 1 на пряжения подключен к первым (суммирующим) входам сумматоров 3 и 4, а выход преобразователя 2 тока - к второму (суммирующему) входу сумматора 3 и второму (вычитающему) входу сумматора 4. Выходы сумматоро 3 и 4 подключены соответственно к первым входамкомпараторов 5 и 6, к вторым входам которых подключен выход цифроаиалогового преобразователя 7, вход которого соединен с вы ходом генератора 8 случайных чисел, вход которого подключен к выходу генератора 9 тактовых импульсов. Вы ход генератора 9 тактовых импульсов подключен к стробирующим входам компараторов 5 и 6, выходы которых через элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ.ИЛИ |0 подключены к входу элемента И 11, к другому .входу которого подключён выход элемента ИЛИ 12, входы которого подключены соответст венно к входной шине управления резкимом рекуперации и выходу компара-тора 6, который подключен также к управляющему входу накапливающего сумматора 13, к тактовому входу которого подключен выход элемента И 11, а к информационному - выход генератора 8 случайных чисел. Счетчик работает следующим образом. Возможны след тощие энергетические режимы движения транспорта: «) движение с потреблением энергии от сети Kt) 5 0; . 5) движение по инерции i(t) Oj б) торможение двигателя с отдачей энергии в сеть :i(t) 0; г) торможение двигателя без отдачи энергии в сеть i(i) 0. В режимах о, б , иг сигнал рекуперации, поступающий с устройств управления транспортного средства, соответствует логической единице, а в режиме- в - логическому нулю. Входные преобразователи- 1 напряжения и 2 тока преобразуют входные сигналы напряжения U и тока i в нормированные напряжения, которые в сумматоре 3 суммируются, а в сум- . маторе 4 вычитаются. На выходе сум- . матора 3 имеется сигнал, который, меняется во времени согласно функции 5.((i Ку а на выходе сумматора 4 - сигнал, меняющийся во. времени согласно функции 5(t)(CU((t), где U(t) - функция, описывающая временную зависимость напряжения на НагрузкеJi(t) - функция, описывающая временную зависимость тока в и К- - масштабцепи нагрузки; К f. ные коэффициенты. При этом 5(t))B режиме движения с( ,5(i)5 (-t) в режиме движения виг и 5() 5(.) в режиме движения cf. Под действием тактовых импульсов, вырабатываемых генератором 9, генератор 8 случайных чисел выдает последовательность случайных чисел . f; , которые подаются на информационньпл вход накапливающего сумматора 13 и вход преобразователя 7, который подает на вторые входы компараторов 5 и 6 аналоговое значение 5; , соответствующее слзгчайному числу, . . .в момент стробирования i- компа-. рат.оры 5 и 6 сравнивают соответственно значения 5 {(:) и 5(ij) с одним и тем же значением f. и выдают соответствующие сигналы.логической 5 единицы или логического нуля на эле мент ИСКЛЮЧМ)ЩЕЕ ИЛИ 10, который . вырабатьшает сигнал 1 npH5.(tj)jXSA (режим движения а) или пpиSДt).fS(ij ( движения «иг) или D в противоположном случае. При включенном режиме рекуперации элемент И 11 выдает команду прибавить к коду, хранящемуся в накапливающем сзпу1маторе 13, значение случайного числа при условии М)) .или 5(,j 5(i.). Выходной сигнал компаратора 6 определяет энак случайного числа: f, если (tj) , если .j 5(t;) . Значение суммы в накапливающем сумматоре 13 соответствует значению потребля-емой электроэнергии во время измерения. Счетчик электррэнерги формирует результат измерения в виде ifti J J ; n- число тактов измеренияi 1 при 5.(ij)5.j) - 1 при 5,(tj.)fj. S(i.} О в остальных случаях и включе ном режиме рекуперации. Если не включен режим рекуперации .(на входной шине управления режимо.м рекуперации О), устройство регистрирует только поток электроэнергии от сети, так как при знэке - выходной сигнал элемента ШШ 12 при помощи элемента И 11 блокирует тактовый вход накапливающего сумматора 13. Таким образом, при электромагнитном торможении двигателем когда энергия,, создаваемая мотором в режиме генератора, не отдается в 786 сеть, а гасится на гасящих резисторах, она счетчиком не учитывается. В предлагаемом ..устройстве повышается точность измерения электроэнергии за счет осуществления эффективного :стохастического квантования, характеризующегося минимальной статической погрешностью при отсутствии априорной информации о распределении преобразуемого сигнала. Статистическая погрешность оценки U{i;ji(tj) имеет случайный характер и определяется дисперсией оценки, а. так как потребляем ая мощность определяется суммированием оценок P(t-) , то погрешность конечного результата измерения определяется средней дисперсией оценки P(tj). Средняя дисперсия оценки P(t:) у предлагаемого регистратора энергообмена рабна 0,1833 А (А - диапазон, преобразуемой величины), а Следовательу известного 0,2458 А но, средняя дисперсия оценки у предлагаемого счетчика меньше, чем у известного, что является подтверждением повышения точности регистрации. Кроме того, предлагаемое устройство имеет возможность учитьшать возвращаемую энергию при рекуперативном торможении, что существенно расширяет его практическое .применение в электротранспорте. Предлагаемое устройство может применяться для учета потребляемой .электроэнергии электроподвижного транспорта с целью повышения мастерства водителей по Крите-: рию минимальной, потребляемой электроэнергии. Результаты измерений могут использоваться в автоматизированных системах управления и для премирования водителей, владеющих энергоэкономной ездой.