Способ измерения относительной погрешности электросчетчиков и устройство для его осуществления Советский патент 1987 года по МПК G01R35/00 

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для автоматического измерения относительной погрешности высокоточных электросчетчиков (счетчиков электроэнергии и счетчиков количества электричества).

Цель изобретения - повь шение точности измерения погрешности электросчетчиков за счет повышения точности формирования действительного значения кванта электроэнергии.

Способ заключается в следующем.

Преобразуют интегрируемую поверяемым электросчетчиком величину А в частотный .сигнал, имeюпJ,ий период Тд, и определяют количество периодов Тд, укладывающихся на отрезке време)1И, равном разности времени интегрирования одинаковых по но- минально.му значению квантов электроэнергии образцовым и поверяемым приборами. Измерение погрешности б электросчетчиков осуществляют в два такта с использованием источника аналогового эталонного сигнала и источника частотного эталонного сигнала, причем в первом такте образцовым прибором преобразуют аналоговый эталонный сигнал, определяют количество периодов Тд, укладывающихся на отрезке времени, равном разности длительности периода частотного эталонного сигнала и увеличенного в раз периода Тд, по количеству которых судят об относительной погрешности образцового прибора, и запоминают результат измерения погрешности образцового прибора. Во втором такте определяют количество периодов Тд, укладывающихся на отрезке времени, равном разности времени интегрирования одинаковых по номинальному значению квантов электроэнергии образцовым и поверяемым приборами, совмещают с компенсацией погрешности i5 в соответствии с равенством

{sign 8)§ sign

+ sign

х| -Тл--- + (Sign 5)1бэ1

П I гТэ-( 1 г 10

л т J

Т

принимают полученный результат за относительную погрешность поверяемого электросчетчика, где а - целое положительное число, выбираемое в зависимости от допустимой погрешности дискретизации; - фактическое значение периода частотного сигнала поверяемого электросчетчика; Тэ -- значение периода частотного эталонного сигнала; (% - погрешность, вносимая источниками эталонных сигналов.

5

5

0

5

5

0

- 1 при A -f-A ,

sign. при х(},

1 при ,

-целая часть числа у;

-модуль числа z.

На чертеже приведена функциональная схема устройстЕ а, реализующего предлагаемый способ.

Устройство состоит из источника 1 ана- .логового эталонного сигнала, коммутатора 2 0 образцового прибора 3, селектора 4 периодов вентиля 5, реверсивного счетчика 6, источника 7 частотного эталонного сигнала, блока 8 управления, включаюп1,его блок 9 тактирования, триггер 10 (триггер тактов), вентиль 11, триггер 12 реверса, блок 13 реверса и конъюнктор 14, причем в состав блока тактирования входит конъюнктор 15, триггер 16 (триггер пуска), элемент 17 задержки и вентиль 18, а в состав б;1ока 13 реверса входит венти;1Ь 19, счетчик 20 и триггер 21. 0 При этом вход устройства подключен через коммутатор 2, образцовый прибор 3, вентиль 5 к реверсивному счетчику 6, второй вход коммутатора 2 подключен к выходу источника 1 аналогового эталонного сигна,ча а управляющий вход коммутатора 2 подключен к входам вентиля 19, конъюнктора 15, вентиля 18 и выходу триггера 10, второй В1)1ход которого подключен к входу вентиля 11 и входу конъюнктора 14, вход вентиля 11 является вторым входом устройства, а выход подключен к выходу вентиля 18 и к входу селектора 4 периодов, второй вход которого подключен к входу триггера 16, выходу коп ьюнктора 15 и к счетному входу триггера 12 реверса, клемма «Пуск устройства подключена к второму входу трип е- ра 16, входу триггера 10, к входу триггера 12, к входу счетчика 20 и входу триггера 21, выход которого подключен через конъюнктор 14 к управляющему входу триггера 12 реверса, первый вход конъюпктора 14 подключен к выходу счетчика 6, входу венти- 0 . 1Я 19 и счетному входу счетчика 20, выход триггера 16 через элемент 17 задержки под- ключеп к второму входу конъюнктора 15. выход источника 7 Г1одк. 1ючеп к второму зходу вентиля 18, первый выход селектора 4 периодов подключен к второму входу вентиля 5, второй выход селектора 4 периодов подключен к управляющему входу триггера 16 и к второму входу триггера 10, выход счетчика 20 подключен к входу триггера 12. выходы которого соединены с входами счетчика 6, а выход вентиля 19 подключен к второму входу триггера 21.

Устройство работает следуюп1им образом.

Передним фронтом имг.у;1ьса (команды) «Пуск осуществляется сброс всех триггеров и счетчиков в исходное состояние ( 5 сброса реверсивного счетчика 6 не показана) а собствепно пуск осуществляется задним фронтом этого импульса. При обнуленном счетчике 6 па цифровом индикаторе состояНИИ счетчика 6 (и.п. шкато } не показан) будс высвечиват1 ся «- ()0,000%. Знак «- (минус) показывает, что, если триггер 12 реверса находится в состоянии «О, счетчик 6 триггером 12 реверса установлен в режим вычитания.

Задним фронтом имнульса «Пуск триггеры 10 и 16 нереводятся в состояние «1. В результате этого с триггера 16 на элемент 17 задержки (время задержки выбирается несколько больше времени срабатывания коммутатора 2) подается сигнал «1, а триггером 10 подается сигнал «1 на вход конъюнктора 15, открывается вентиль 18 (при открытом состоянии вентиля 18 вентиль I 1 закрыт), а коммутатор 2 переводится в состояние «1, при котором вход образцового прибора 3 соединен с выходом источника 1 аналогового эталонного сигнала.

При подключенном источнике 1 аналогового эталонного сигнала с выхода образцового прибора 3 поступает частотный сигнал с периодом Т (до срабатывания селектора 4 периодов сигнал Т/, через вентиль 5 не проходит), а с выхода второго источника 7 частотного эталонного сигнала, выполненного, напри.мер, в виде тер.мостатиро- ванного кварцевого генератора, через вентиль 18 на вход селектора 4 периодов поступают сигналы Тэ . Однако селектор 4 периодов не реагирует на сигналы Tj до прихода на его вход импульса с выхода элемента 1 7 задержки.

Сравните.пьно коротким сигналом «О, поступающим с выхода элемента 17 задержки, через конъюпктор 15 триггер 16 переводится в состояние «О (триггер 16 таким образом подготавливается для повторной подачи сигнала «1 на вход элемента 17 задержки, после окончания первого такта), триггер 12 реверса переводится по счетному входу в состояние «1, а счетчик 6 - в режим сложения, и селектор 4 периодов подготавливается для выделения одного или нескольких периодов частотного сигнала (далее будем считать, что селектор 4 выделяет один период).

Командой на селектирование является передний фронт селектируемого периода, следующего непосредственно за выходны.м импульсом элемента 17 задержки. В первом такте таким периодом является период Тз эталонного частотного сигнала, а во втором такте - период Тф частогного сигнала поверяемого электросчетчика. Период селектором 4 периода выделяется в виде сигнала «1, открывающего вентиль 5, а счетчиком 6 начинают су.ммироваться сигналы ТА . Рассмотрим случай, при котором бо и б положительны. При положительном значении погрен1ности бо образцового прибора 3 период Т, частотного сигнала образцового прибора 3 .меныпе того значения, при котором , поэтому в нулевом состоянии реверсивный счетчик 6 (при нулевом состоя0

НИИ этого счетчика на индикаторе высвечивается значение «-|-00,000%) окажется до .момента окончания периода Tj . В мо.мент перехода в нулевое состояние счетчика 6 с выхода нуль-индикатора (не показан) 5 счетчика 6 на вход вентиля 19 и на вход счетчика 20, входящих в состав блока 13 реверса, а также на вход конъюнктора 14 поступает сравнительно короткий импульс в виде сигнала «О.

0Импульс с выхода нуль-индикатора счетчика 6 (будем называть этот импульс сигналом обнуления) не проходит на входы триггера 12 реверса, поэтому реверс счетчика 6 сигналом обнуления не осуществляется. Через счетчик 20 сигнал обнуления не проходит

5 вследствие того, что счетчик имеет коэффициент пересчета, равный трем, и, следовательно, только каждый третий сигнал обнуления может перебросить триггер 12 реверса и осуществить реверс счетчика 6, а через конъюнктор 14 сигнал обнуления не проходит в виду того, что в первом такте с выхода триггера 10 тактов на вход конъюнктора 14 поступает сигнал «О. В первом такте первого варианта работы импульсом обнуления перебрасывается триггер 21, с выхода кото5 рого на вход конъюнктора 14 поступает сигнал «О. Этим сигналом осупд.ествляется запрещение реверса в начале второго такта, а на работу предлагаемого устройства в первом такте переброс триггера 21 влияния не оказывает.

0После поступления на счетчик 6 в первом

такте 10 периодов Т счетчик 6 продолжает работать в режиме сложения в течение времени, равного разности (Т,), т. е. в течение разности периода эталонного частотного сигнала и увеличенного в 10 раз

5 периода Т. За время Т,-10 Т на вход счетчика 6 поступает бо периодов Т/ (в данном примере бо равно восьми), а по окончании периода Тэ счетчик 6 будет находиться в состоянии « + 00,00%.

По окончании периода Тз селектором 4 периодов закрывается вентиль 5 и прекращается поступление сигналов Тд на вход счетчика 6, селектор 4 периодов возвращается в исходное состояние и выходным сравнительно коротким сигнало.м «О селектора 4

5 периодов перебрасываются триггеры 10 16. При этом сигналом «О триггера 10 предотвращается прохождение во втором такте через конъюнктор 15 выходного импульса элемента 17 задержки. Кро.ме того, триггером 10 изменяется состояние коммутатора 2,

0 в результате чего к входу образцового прибора вместо эталонного сигнала подключается сигнал А, закрывается вентиль 18 и открывается вентиль 11, через который на вход селектора 4 периода начинает поступать частотный сигнал с периодом Т,р. Пере5 брос триггера 16 вызывает подачу сигна, 1а «1 на вход элемента 17, выходным сигналом которого триггер 12 реверса переводится

0

li cocTOHin .e «0, a счотчяк 6 -- - в режим вичитапия. К|Х)мс тою, :п,1Х();1иым сигна. юм элемента 17 селектор 4 периодов гюдготав- , 1ивается л.чя выделения периода .

Выделенным се.лектор()м 4 периодом Тф откры1 ается вентиль 5, а каждым сигналом Т/) , поетуиающим через вентн,1ь 5 на вход ()еверсивного счетчика 6, содержимое этого счетчика у 1еньи1ается на единицу. После поетунлеиия во втором такте на вход счетчика 6 восьми сигналов Тд с выхода нуль- индикатора счетчика 6 снова поступает сиг- на.ч обнуления, однако этот ситал и во втором такте ни через счетчик 20, ни через кон ыонктор 14 не нроходит на вход триггера 12 реверса, поэтому счетчик 6 до окончания периода Тр продолхчает работать в режиме В1 1читания, По окончании нериода Тф с выхода селектора 4 снова поетунает сигнал «О,однако этот сигнал не вызывает никаких изменений в предлагаемом устройстве, Гю- этому закапчивается и второй такт, и процесс измерения погрешности б, знак и величина которой высвечиваются на световом индикаторе.

При втором варианте (когда погрешность 6г, ноложительпа, а погрешность 6 отрицательна) первый такт работы происходит аналогично первому такту первого варианта. Во втором же такте нуль-индикатор счетчика 6 срабатывает дважды, причем после второго (второго во втором такте и третьего в течение двух тактов) сигнала обнуления выходн1з1м сигналом «О счетчика 20 триггер 12 перебрасывается в состояние «1. а счетчик 6 переводится из режима вычитания в режим сложения. При этом на индикаторе высвечивается погрешность со знаком минус. Запрещение реверса в начале второго такта осуществляется так же, как и при нервом варианте работы.

При третьем варианте, когда бо отрицательна, а 6 положительна, не появляется ни сигналов обнуления, ни сигналов запрещения реверса, а триггер 12 реверса управляется только импульсом, поступающим с выхода элемента 17.

В четвертом варианте работы, когда и fin и 6 отрицательны, сигнал обнуления возникает лишь однажды в конце второго такта. Этим еигналом через конъюнктор 14 осуществляется реверс счетчика 6, поскольку в нервом такте четвертого варианта не нере- брасывается триггер 21, и на вход кон ьюнк- тора 14 этим триггером не подается сигнал «О, запрещающий реверс.

Таким образом, при всех возможных комбинациях знаков погрешносгей fi и fi(i осун1ествляется автоматическое измерение и комненеапия ногрешности б образн.ово1 о нрибора, что позволяет с более высокой точностью формировать образцовый квант чкжтроэнергии без повышения точности преобразования в частотный сигнал интег0

0

5

0

5

0

5

0

5

рируемой поверяемым электросчетчиком величины А.

Повышение точности изобретения обусловлено более высокой точностью форми- роваржя образцового кванта электроэнергии достигнутой без повы1)ения точности формирования квантов (меньн1их в 10 раз), из которых складывается образцовый квант.

Формула изобретения

1.Способ измерения относительной ю- грешности электросчетчиков, зак;1ючаюнхий- ся в том, что значение энергии, интегрируемой поверяемым электросчетчиком, преобразуют образцовы.м прибором в частотпый сигнал и определяют количество периодов этого частотного сигнала, укладывающихся иа отрезке времени, равном разности времени интегрирования одинаковых по номинальному значению квантов электроэнергии образцовым и новеряемым нрибора.ми, отличающийся тем, что, с целью повьпиепия точности измерения относительной ногреш- ности, в нервом такте измерения образцовым прибором феобразуют аналоговый эталон- нь1Й сигнал, определяют количество периодов частотного сигнала образцового нрибора укладывающихся на отрезке времени, равном разности длительностей периода частотного эталонног о сигнала и увеличенного в 10 раз (где а --- целое по. южите.льное число, выбираемое в зависимости от допустимой погреп ноети дискретизации) периода сигнала образцового прибора, а во втором такте определяют количество периодов частотного сигнала образцового нрибора, укла- дываюихихся на отрезке времени, равном разности времени интегрирования одинаковых квантов электроэнерг ии образцовым и поверяемым приборами, а по этому количеству судят о погрешности образцово|-о прибора и по результатам измерений с учетом погрешности образцового нрибора судят об относительной ногрсн1ности поверяемого электроечетчика.

2.Устройство для измерения от11оситель- ной погрешности электросчетчиков, содержащее образцовый прибор, выход которого через вептнль соединен со счетным входом реверсивного счетчика, первый управляющий вход которого соединен с первым выходом блока унравлепия, второй выход которого подсоединен к второму унравляющему входу реверсивного счетчика, выход которого соединен с первым входом блока управления, второй вход которого подсоединен к шине подачи команд1 1 «Пуск, третий вход б.чока управления соединен с 1пиной частотного сигнала поверяемого электросчетчика, третий вы.ход блока управлепия соединен с входом селектора периодов частотного CHrna. ia, первый выход которого подсоединен к второму входу вентиля, второй выход се- /leKTOpa периодов соединен с четвертым входом олока управления, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения относительной погрешности, в предлагаемое устройство дополнительно введены источник аналогового эталонного сигнала, коммутатор и источник частотного эталонного сиг- нала, выход которого соединен с пятым входом блока управления, четвертый выход которого соединен с первым входом коммутатора, второй вход коммутатора соединен с входной шиной устройства, третий вход коммутатора подсоединен к выходу источника аналогового эталонного сигнала, а выход коммутатора соединен с входом образцового прибора, при этом блок управления содержит блок тактирования, конъюнктор, триггер, вентиль, триггер реверса и блок реверса, первый вход которого соединен с первым входом блока управления и с первым входом конъюнктора, выход которого подсоединен к первому входу запуска триггера реверса блока управления, второй вход конъюнктора соединен с первым выходом блока реверса, третий вход конъюнктора подключен к входу вентиля блока управления и к выходу триггера блока управления, второй выход которого подключен к входу вентиля блока тактирования, четвертому выходу блока управ- ления, входу конъюнктора блока тактирования, входу вентиля блока реверса, к выходу счетчика блока реверса и к входу триггера реверса, четвертый вход блока управления подключен к входу триггера блока тактирования и входу триггера блока управления, второй вход которого подключен к второму входу блока управления и к входу триггера блока реверса, второй вход которого подключен к выходу вентиля блока реверса, второй вход которого подключен к счетному входу счетчика блока реверса, и первому входу блока реверса, выход вентиля блока управления подключен к третьему выходу блока управления и к выходу вентиля блока тактирования, второй выход счетчика блока реверса подключен к третьему входу триггера реверса блока управления, выходы которого являются первым и вторым выходами блока управления, счетный вход триггера реверса подключен к второму входу селектора периодов, к выходу конъюнктора блока тактирования, выход которого через элемент задержки подключен к входу конъюнктора блока тактирования, второй вход блока управления подключен к входу триггера блока тактирования, третий вход блока управления - к входу вентиля блока управления, а выход триггера блока реверса является первым выходом блока реверса, а вход вентиля блока тактирования является пятым входом блока управления.

-LJ-Jg

ВНИИПИЗаказ 2962/50Тираж 730Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгоро.1. . i. П)оектпая. 4

Изобретение относится к электроизмерительной технике. Цель - повышение точности измерения относительной погрешности электросчетчика (Э). Она достигается тем, что в способе ее измерения в первом такте преобразуют образцовым прибором (ОП) аналоговый эталонный сигнал, затем определяют количество периодов частотного сигнала ОП, укладываюш.ихся на отрезке .времени длительности периода частотного эталонного сигнала за вычетом периода сигнала ОП, увеличенного в 10 раз, где а - целое положительное число, выбираемое в зависимости от допустимой погрешности дискретизации, а во втором такте определяют количество периодов частотного сигнала ОП на отрезке времени, равном разности времени интегрирования одинаковых квантов электроэнергии ОП и проверяемом прибором, и по результатам измерений судят об относительной погрешности Э. В описании изобретения дано также устройство для измерения относительной погрешности Э. Изобретение позволяет повысить точность формирования действительного значения кванта электроэнергии и может быть использовано для автоматического измерения относительной погрешности высокочастотных Э. 2 с. п. ф-лы, 1 ил. € 1СЛ со ю со со 00 00