Устройство для контроля электропотребления Советский патент 1990 года по МПК G06F11/30 

Изобретение относится к вычисли- тельной технике и может быть использовано для контроля динамики расхода энергоносителей, в частности электроэнергии.

Цель изобретения - увеличение пол- ноты контроля.

На фиг. 1 приведена блок-схема устройства на фиг. 2 - функциональная схема блока определения периодов измерения; на фиг. 3 - диаграмма ра- боты устройстваj на фиг. 4 - функциональная схема устройства при реализации его на микропроцессорной базеу на фиг. 5 функциональная схема контроллера; на фиг. 6 - алгоритмы работы контроллера; на фиг. 7 схема узла ввода уставок и индикации.

Устройство содержит комбинационный сумматор 1, первый 2 и второй 3 формирователи кодов, блок 4 определения периодов измерения, блок 5 приема информации, датчики 6 расхода энергии преобразователь 7 код - аналог, накапливающий сумматор 8, блок 9 умножения, блок 10 хранения уставок,блок 11 промежуточной памяти параметров, содержащий первую группу 12 элементов ИЛИ, первую группу 13 элементов И. узел 14 памяти номеров циклов, первый элемент И 15, счетчик 16 циклов, узел 17 памяти периодов измерения, вторую группу 18 элементов ИЛИ, вторую группу 19 элементов И, второй элемент И 20 и выходы 21 и 22 блока 11 промежуточной памяти параметров, блок 23 управления, содержащий первый элемент И 24, первый триггер 25, генератор 26 тактовых импульсов, второй 27 и третий 28 элементы И, первый 29

и второй 30 узлы синхронизации, усилители 31, счетчик 32 адреса, узел 33 ввода уставок и индикации, второй триггер 34, выходы 35-39 узла 29, выходы 40-44 узла 30.

Блок 4 определения периодов содержит первый элемент ИЛИ 45, счетчик 46, второй элемент ИЛИ 47, первый 48 и второй 49 узлы памяти, группу 50 элементов ИЛИ, третий элемент ИЛИ 51.

Контроллер 52 (фиг. 4 и 5) содержит генератор 53 фаз, микропроцессор 54, системный контроллер 55, контроллер 56 прерывания, постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) 57, оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) 58, а также вспомогательные элементы - дешифраторы 59-62 адреса, элементы И 63-65, элементы ИЛИ 66-68

Узел 33 ввода уставок и индикации (фиг. 7) содержит первый регистр 69, первый элемент ИЛИ 70, первый элемент И 71, сдвиговый регистр 72, шифратор 73, первый 74 и второй 75 элементы задержки, второй регистр 76, второй элемент ИЛИ 77, с второго по четвертый элементы И 78-80, триггер 81 и клавиатуру 82.

Для повышения точности контроля величины текущей совмещенной мощности производится коррекция значения мощности по пр ходу каждого сигнапс, с датчика расхода энергии.

Значение мощности Р( по каждому i-му датчику определяется путем деления весового коэффициента Ь; на время Т , за которое был выработан данны квант энергии:

Р; Ь./Т..

(1)

Значение весового коэффициента определяется выражением

Ь- К. - К- /d .

(2)

где К;т, К-н - коэффициенты трансформации соответствующих трансформаторов тока и напряжения)

d. - постоянная электросчетчика, выражающая число импульсов на один киловатт-час .

При определении текущей совмещенной мощности потребителя, который за- питан от нескольких вводов и имеет субабонентов, только в первый период в случае синхронного запуска счетчи

мощность Р

тек

опредеre к

N

Z

(3)

где Р; +1, когда ввод питающий;

р. -1, когда подключен субабонент „ N - число различных вводов и

субабонентов.

В общем случае при определении текущей совмещенной мощности необходимо постоянно с приходом нового импульса обновлять текущее значение, заменяя полученным значением мощности по данному входу прежнее. Чтобы упростить данную операцию, можно оперировать приращениями обратных величин периодов следования импульсов, Kofopbie пропорциональны значению мощности, т.е.

N -Р;

1

1

Т1

) ь. (4)

где К - текущее значение периода; К-1 - предыдущее значение периода.

Для контроля режимов при аварийны ситуациях производится запоминание текущих периодов (мгновенных мощностей) по каждому подключенному датчику. Глубина запоминания определяется разрядностью счетчика 16 циклов. При сигнале Авария можно просмотреть все предыдущие значения замеров периодов по каждому датчику.

Устройство работает следующим образом.

Перед запуском устройства исходя I из конкретной схемы электроснабжения потребителя с узла 33 заносят в блок 10 хранения уставок весовые коэффициенты Ь. датчиков 6, а также знак, с каким должен учитываться расход энергии данного датчика при определении суммарной мощности. Для этого,используя цифровые клавиши 82 узла 33,вводят в регистр 72 необходи566371

етлоа-д е)

.

х

10

15

20

мую информацию, а также адрес датчика .

Узел 33 ввода уставок и индикации работает следующим образом.

При первом нажатии одной из цифровых клавиш 0м...9 код данной клавиши, вырабатываемый шифратором 73, поступает на нулевой (незначащий) разряд регистра 72. Одновременно сигнал от данной клавиши через элемент ИЛИ 77 поступает на элемент 75 задержки, выход с которого производит запись в нулевой разряд регистра 72, а выход данного сигнала с элемента Jk задержки производит сдвиг регистра 72, и на цифровом табло регистра 76 индикации адреса, куда поступают младшие разряды регистра 72, наблюдается значение нажатой клавиши. Таким образом, вначале необходимо набрать значение коэффициента Ь., а затем - адрес датчика. Значение коэффициента высвечива- 25 ется на табло регистра 69 индикации параметра, а адрес - в регистре 76 индикации адреса. Убедившись в правильности набранных значений, необходимо нажать клавишу СчАд, сигнал с которой будет стробом для элемен- , та И 78, выход которого подключен, к входу счетчика 17. и через блок А определения периодов измерения к адресным входам блока 10 хранения уставок. При возникновении ошибок в наборе необходимо произвести сброс регистра 72 клавишей Сбр Рг и повторить набор. После занесения всех уставок необходимо произвести начальный сброс клавишей Сбр регистра 72 узла 33 .

Сигнал начального сброса с узла 33 устанавливает в начальное нулевое состояние узлы 29 и 30, счетчик 32 адреса и триггер 3. Единичным выходом с триггера 3 закрывается элемент И 2k, через элемент ИЛИ 45 счетчик 46 устанавливается в нулевое состояние, через элемент ИЛИ 47 блок 49 памяти устанавливается в режим записи, через элемент ИЛИ 51 узел 48 памяти устанавливается в положение записи, сумматор 8 также, устанавливается в нулевое состояние. Триггер 25 может быть в любом состоянии. Если он случайно устанавливается в единичное состояние, то сигналы с генератора 26 поступают через элемент И 27 на вход узла 29. Выходы 35

30

40

45

50

55

39 узла 29 не оказывают влияния на работу устройства ввиду преобладающего действия сигналов начальной установки, а с приходом синхроимпульса 39 триггер 25 устанавливается в нулевое состояние. С этого момента или в случае случайной установки триггера 25 по сигналам Сброс с пульта 33 сигналы с генератора 26 через элемент И 28 поступают на вход узла 30. Одновременно открываются усилители 31 а на вход блока 5 с единичного выхода триггера 25 поступает сигнал запрета выдачи адреса, так что на адресные входы узлов 49 и 48 поступают через усилители 31 и группу 50 элементов ИЛИ выходы разрядов счетчика 32. Выходы 40-44 узла 30 ввиду преобладающего действия установочных выходов триггера 34 не оказывают влияния на работу устройства, только выход 44 добавляет в каждом цикле в счетчик 32 адреса п единичке, т.е. происходит перебор всех ячеек узлов 48 и 49 и запись в них нулей. При переполнении счетчика 32 адреса сигнал переполнения устанавливает триггер 34 в единичное состояние и устройство готово к работе.

По синхроимпульсу с выхода 4О элемент И производит анализ наличия сигнала признака информации из блока 5 приема информации. Если признака информации нет, то по синхроимпульсу с выхода 41 в счетчик 46 записывается содержимое узла 49 памяти, выбор которого определяется адресом, хранящимся в счетчике адреса 32 (в первый период нулевой адрес). По синхроимпульсу с выхода 42 в счет чи 46 добавляется единица, и по синхроимпульсу с выхода 43 .новое со- д ржимое счетчика 46 записывается в узел 49. По синхроимпульсу с выхода 44 в счетчик 32 адреса добавляется единица. Данный процесс циклически повторяется, пока из блока 5 приема информации не поступит сигнал признака информации. В этом случае по синхроимпульсу с выхода 40 триггер 25 устанавливается в единичное состояние. Нулевой выход триггера 25 закрывает элемент И 28 и усилители 31, а единичный выход открывает элемент И 27 и одновременно дает разрешение на выдачу адреса опрашиваемого датчика с блока 5.

5

0

5

0

5

0

5

0

5

По адресу с блока 5, который поступает через группу 50 элементов ИЛИ на адресные входы узлов 48 и 49 памяти, значения,хранящиеся в опрашиваемых ячейках памяти, поступают на входы формирователей 2 и 3.

Таким образом, содержимое ячеек узлов 48 и 49 соответственно адресу опрашиваемого датчика поступает на входы формирователей 2 и 3. Формирователь 2 производит преобразование значения времени текущего периода Ттек в двоичном коде в обратную величину 1/ТГек. Формирователь 3 производит преобразование значения времени предыдущего периода Тлред, в обратную величину 1/Тпредв дополни- L тельном двоичном коде. Сумматор 1 производит арифметическое сложение двух значений и выдает полученный результат на блок 9 умножения, одновременно на другие входы блока 9 умножения с блока 10 от ячейки, соответствующей выбранному датчику, поступает весовой коэффициент вместе со знаком, который определяет тип потребителя, контролируемого данным датчиком (субабонент, собственное потребление, собственная выработка и т.д.).

По синхроимпульсу 36 результат, полученный в блоке 9, поступает в накапливающий сумматор 8. где формируется текущая совмещенная мощность Ртек энергопотребления объекта. Значение Ртек выдается на узел 33 и на входы преобразователя 7 код-аналог и далее на регистрацию.

Блок 11 промежуточной памяти параметров работает следующим образом.

С приходом, после запуска устройства первого сигнала от любого датчика по адресу с блока 4 формируется первая составляющая адреса ячейки, где будет храниться предыстория расхода энергии по данному датчику. Одновременно по адресу с блока 5 через группу 13 элементов И и группу 12 элементов ИЛИ производится выборка соответствующей данному датчику ячейки узла 14 памяти номеров цикла. Это значение поступает на вход счетчика 16 циклов и по синхроимпульсу 36 записывается в него, затем по синхроимпульсу 37 в счетчик 16 добавляется единица и тем самым формируется вторая составляющая адреса для узла 17 памяти периодов измерения.

По заднему фронту синхроимпульса 37 производится запись в узел 17 значения Т,

бло тек, полученное от данного Уменьшая данный адрес на

1тек, которое поступает с ка 4. При поступлении следующего сигнала от данного датчика процесс повторяется, но адрес будет на единицу больше. С приходом сигнала Авария на узел 33 триггер 81 устанавливается в единичное состояние и закрывает элементы 13, 15, 19 и 20 блока 11 промежуточной памяти параметров. Чтобы узнать предысторию, необходимо обратиться к узлу 14 памяти номеров циклов, набрав на блоке адрес проверяемого датчика и нажав клавишу А2 клавиатуры 82. На табло регистра 69 индикации параметра поступает значение порядкового номера последнего цикла. Затем, добавив значение номера цикла к адресу датчика и обратившись к узлу 17 памяти периодов измерения, можно получить последнее значение Т, датчика,

единицу, можно просмотреть все предыдущие значения. Следует обратить внимание, что глубина просмотра определяется разрядностью счетчика 16 цик- ловг Если, например, при разрядности счетчика, равной 48, в разряде после сигнала Авария получают первое значение номера цикла 3, то он должен последовательно выдавать такие адреса: 3 + Адр; 2 + Адр; 1 + Адр, Адр, 15 + Адр; 14 + Адр и т.д. до значения 3 + Адр, где Адр - адрес контролируемого датчика.

Контроллер 52 работает следующим образом.

Кнопкой Сброс производится запуск программы инициализации, которая расположена в ПЗУ 57. Чанная программа обеспечивает очистку блока 14 и узлов 48 и 49 памяти, которые на схеме контроллера сведены в ОЗУ 58. Помимо этих функций, производится инициализация контроллера 56 прерывания, где задаются стартовые адреса подпрограмм обслуживания прерывания ПР1 (информация о приходе сигнала от 1-го датчика), ПР2 (сигнал Авария)ПРЗ (сигнал запроса информации с пульта). Обобщенный алгоритм работы контроллера 52 приведен на фиг. 6,

Экономический эффект от применения устройства образуется за счет анализа критических режимов энергопотреб5663/

10

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

ления при аварийных ситуациях. Это позволяет оценить возможные нарушения энергоблоков при перегрузках.

Формула изобретения

Устройство для контроля электропотребления, содержащее датчики расхода энергии, выходами подключенные к входам данных блоков приема информации, адресные входы которого подключены к первой группе адресных входов блока определения периодов измерения, информационные выходы которого соответственно подключены к входам первого и второго формирователей кодов, а адресные выходы - к адресным входам блока хранения уставок, информационные выходы которого подключены к входам первого сомножителя блока умножения, к входам второго сомножителя которого подключены выходы комбинационного сумматора, входы первого и второго слагаемых которого подключены к соответствующим выходам первого и второго формирователей кодов, выходы блока умножения подключены к входам данных накапливающего сумматора, выход которого является выходом устройства для подключения к входу блока управления, и через преобразователь код - аналог - к выходу устройства для подключения к входу регистратора текущей электрической мощности потребителя, блок управления, содержащий первый, второй и третий элементы И, генератор тактовых импульсов, первый и второй триггеры, первый и второй узлы синхронизации, счетчик адреса, усилитель и узел ввода уставок и индикации, выход первого элемента И соединен с входом первого триггера, единичный выход которого соединен с первым входом второго элемента И и с управляющим входом блока приема информации, нулевой выход первого триггера подключен к первому входу третьего элемента И и к управляющим входам усилителя, вторые входы второго и третьего элементов И соединены с выходами генератора тактовых импульсов, выходы второго и третьего элементов И подключены к тактовым входам первого и второго узлов синхронизации Соответственно, первый адресный выход узла ввода уставок и индикации подключен к установочным входам сметчика адреса, выИ156637

ход начального сброса - к установочным входам первого и второго узлов синхронизации, счетчика адреса и к входу сброса второго триггера, установочный вход которого подключен к выходу переполнения счетчика адреса, а адресный выход - к входу установки блока определения периодов измерения, к входу управления вычислениями на- капливающего сумматора и к первому входу первого элемента И, группа выходов данных счетчика адреса подключена к группе информационных входов усилителя, группа выходов которого 5 подключена к второй группе адресных входов блока определения периодов измерения, информационный выход блока приема информации подключен к второму входу первого элемента И блока 20 управления, выходы первого узла синхронизации подключены соответственно к входу сброса первого триггера, установочным входам блока умножения, блока определения периодов измерений 25 и накапливающего сумматора, выходы второго узла синхронизации подключены соответственно к третьему входу первого элемента И, к установочным входам блока, определения периодов из- -эд мерений, к счетному входу счетчика адреса, информационный выход узла |ввода уставок и индикации подключен к входу данных блока памяти уставок, отличающееся тем, что, с целью увеличения полноты контроля,, в устройство введен блок промежуточной памяти параметров, содержащий первую и вторую группы элементов ИЛИ, первую и вторую группы элементов И, узел памяти номеров циклов и узел памяти периодов измерения, первый и второй элементы И, счетчик циклов, адресные выходы блока приема информации подключены к группе входов первой группы элементов И и к первой группе входов второй группы элементов И, выходы элементов И первой группы соединены с первой группой входов эле35

40

45

5 0 5

5

0

5

112

ментов ИЛИ первой группы, выходы которых подключены к адресным входам узла памяти номеров циклов, выходом подсоединенного к первому информационному входу узла ввода уставок и индикации и к, входу данных счетчика циклов, выходы которого подключены к информационным входам узла памяти номеров циклов и к входам второй группы элементов И второй группы, выходы которых подключены к первой группе входов второй группы элементов ИЛИ, выходы которых подключены к адресным входам узла памяти периодов измерений, выходы которого подключены к второму информационному входу узла ввода уставок и индикации, информационный вход узла памяти периодов измерения подключен к информационному выходу блока определения периодов измерения, вторые группы входов первой и второй групп элементов ИЛИ подключены соответственно к второму и третьему адресным выходам узла ввода уставок и индикации, первые входы первого и второго элементов И блока промежуточной памяти параметров, счетный вход и вход управления записью счетчика циклов подключены к соответствующим выходам первого узла синхронизации блока управления,а входы первой и второй групп элементов И и вторые входы первого и второго элементов И блока промежуточной памяти параметров подключены к выходу Авария узла ввода уставок и индикации, v третьим информационным входом подключенного к информационному выходу блока определения периодов измерения, а входом Авария к входу Авария устройства, выход первого элемента И блока промежуточной памяти параметров соединен с входом Запись узл памяти номеров циклов, а выход второго элемента И блока промежуточной памяти параметров подкпючен к входу Запись узла памяти периодов.

Фиг. 5

ЁЁ

иуму а вин

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для контроля динамики расхода электроэнергии. Цель изобретения - увеличение полноты контроля за счет контроля критических режимов, возникающих при аварийных ситуациях, что необходимо для анализа процессов, наблюдаемых при перегрузках, и для оценки возможного нарушения работоспособности электрооборудования. Устройство содержит комбинационный сумматор 1, формирователи 2, 3 кодов, блок 4 определения периодов измерения, блок 5 приема информации, датчики 6 расхода энергии, преобразователь 7, код-аналог, накапливающий сумматор 8, блок 9 умножения, блок 10 хранения уставок, блок 11 промежуточной памяти параметров, содержащий элементы ИЛИ групп 12, 18, элементы И групп 13, 19, узел 14 памяти номеров циклов, счетчик 16 циклов, узел 17 памяти периодов измерения, элементы И 15, 20

блок 23 управления, содержащий элементы И 24, 27, 28, триггеры 25, 34, генератор 26 тактовых импульсов, узлы 29, 30 синхронизации, усилитель 31, счетчик 32 адреса, узел 33 ввода уставок и индикации. 7 ил.

19

LZC9951

Г nycKj

Опрос 5 ПИ Сч.кан.0

Определение

,а Ртек ,. (быраж. t)

гтек.

Ъпред: Ъ

Ъте/r

+1д Сч.цимоб

Нет

Ъ тек

ПКЛ

+16 Сч. киналоб

Нет

тек

Останов Сч. ццмоб

Выдача LLHформации на

пульт

Риг. 6

Фие.7

t