Сигнализатор перерасхода электрической энергии Советский патент 1991 года по МПК G01R11/56 

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано на промышленных предприятиях или на отдельных его участках для контроля перерасхода электроэнергии.

Целью изобретения является повышение достоверности контроля пере- -расхода электроэнергии, и расширение функциональных возможностей.

На чертеже приведена функциональная схема предлагаемого устройства. Сигнализатор перерасхода электр и- иеской энергии содержит первичный датчик 1 информации, первый 2 и второй 3 сумматоры, регистр 4 результата, первый 5, второй 6 и третий 7 счетчики, первый 8 и второй 9 мультиплексоры .первый 10 и второй 11 триггеры, первый 12 и второй 13 элементы И, элемент ИЛИ 14, одновибратор 15, генератор 16 тактовых импульсов, генератор 17 константы и блок 18 выдачи информации, состоящий из дешифратора 19, цифрового индикатора 20, первого 21 и второго 22 информационных входов сигнализатора, входа 23 пуска и входа 24 останова сигнализатора, первого и второго световых индикатора 25 и 26.

Входы первичного датчика 1 информации являются соответственно первым 21 и вторым 22 информационными входами сигнализатора и подключаются к клеммам напряжения и тока контролируемой сети, а выход соединен с первым входом первого элемента И 12, выход которого соединен со счетным входом второго счетчика 6, Выход

второго счетчика 6 соединен со счетным входом первого счетчика 5, выход генератора 17 констант соеди-. нен с информационным входом-первого

счетчика 5. Единичный выход первого триггера 10 соединен с управляющим входом первого счетчика 5. Выход дешифратора 19 блока выдачи информации соединен с входом цифрового

индикатора 20 блока 18 выдачи информации . Выход 24 пуска сигнализатора соединен с S-входом второго триггера 11 и первым входом элемента ИЛИ 14. Вход 24 останова устройства соединен с R-входом второго триггера 11, единичный выход которого соединен с вторым входом первого элемента И 12 и входом генератора 16 тактовых импульсов. Выход генератора 16 тактовых импульсов соединен со счетным входом третьего счетчика 7, выход которого соединен с вторым входом элемента ИЛИ 14, выход элемента ИЛИ 14 соединен с входами синхронизации регистра 4 результата и первого счетчика 5 и с I- и К-входами первого триггера 10 и третьим входом первого элемента И 12, единичный выход первого триггера 10 соединен с управляющим входом первого мультиплексора 8, а нулевой выход соединен с входом первого светового индикатора 25 блока 18 выдачи информации, со старшим разрядом первого входа первого сумматора 2 и третьим входом первого сумматора 2. Прямой выход и инверсные выходы первого счетчика 5 соединены соответственно

с первым и вторым информационными входами первого мультиплексора 8. Инверсные выходы первого счетчика 5, I кроме того, соединены с входами второго элемента И 13, выход которого соединен с входом одновибратора 15, выход одновибратора 15 соединен с R-входом первого триггера 10, выход первого мультиплексора 8 соединен с оставшимися разрядами первого входа первого сумматора 2, выход которого соединен с информационным входом регистра 4 результата. Выход старшего разряда регистра результата соединен с управляющим входом второго мультиплексора 9, с вторым входом второго сумматора 3, с входом второг светового индикатора 26, блока выдачи информации и со старшим разрядом второго входа первого сумматора 2, прямой выход остальных разрядов регистра 4 результата соединен с первым информационным входом второго мультиплексора 9 и с младшими разрядами второго входа первого сумматора 2, инверсный выход остальных разрядов регистра 5 результата соединен с первым входом второго сумматора 3, выход которого соединен с вторым входом второго мультиплексора 9, а выход последнего - с входом дешифратора 19 блока 18 выдачи информации.

Сигнализатор перерасхода электрической энергии работает следующим образом.

Перед началом функционирования элементы памяти устройства устанавливаются в ноль.

По импульсу, поступившему на вход 23 устройства, триггер 11 установится в единичное положение. Одновременно импульс, ««поступивший на вход 23 устройства, пройдет через элемент ИЛИ 14. По заднему фронту импульса, прошедшего на выход элемента ИЛИ 14, триггер 10 перейдет в единичное состояние, в счетчик 5 с выхода генератора 17 константы запишется код нормы расхода, в регистр 4 с выхода сумматора 2 запишется нулевой код. Единичный сигнал с прямого выхода триггера 11 и нулевой сигнал на выходе счетчика 7 откроют элемент И 12, и через него на счетный вход счетчика 6 начнут поступать импульсы с выхода первичного датчика 1 информации. Также единичный сигнал с вы0

5

0

5

хода триггера 11 поступит на вход генератора 16 тактовых импульсов, последний начнет формировать на своем выходе последовательность импульсов, которые поступают на счетный вход

счетчика 7.

Импульсы с выхода счетчика 6 поступают на счетный вход счетчика 5, а так как с единичного выхода триггера 10 на управляющий вход счетчика 5 подается единичный сигнал, то по каждому импульсу, поступившему на счетный вход, счетчик 5 будет уменьшать свое состояние на единицу. Пусть в этом цикле контроля не произойдет перерасхода электроэнергии, т.е. счетчик 5 не обнулит- ся.

Код, хранящийся в счетчике 5, через мультиплексор 8, так как на управляющем входе мультиплексора 8 присутствует единичный сигнал с прямого выхода триггера 10, поступает на первый вход сумматора 2 (в старший разряд первого входа сумматора 2 подается нулевой сигнал с нулевого выхода триггера 10), на второй вход сумматора 2 поступает код, хранящийся в регистре 4 результата, а на третий вход - нулевой сигнал с нулевого выхода триггера 10.

Сумматор 2 формирует на своем выходе код суммы значений, поступающих на его входы, который гоступает на информационный вход регистра 4 результата.

По окончании цикла контроля на, выходе счетчика 7 появится единичный импульс, который пройдет через элемент ИЛИ 14 и закроет элемент И 12. По заднему фронту импульса на выходе элемента ИЛИ 14 триггер 10 подтвердит свое единичное состояние, в счетчик 5 запишется код нормы расхода, а в регистр 4 с выхода сумматора -2 запишется результат- контроля, причем в старший разряд будет записан ноль, так как перерасхода 0 электроэнергии не произошло, и начнется следующий цикл контроля. Закрытие элемента И 12 сигналом переполнения счетчика 7 длительностью Ј необходимо для того, чтобы к момен- 5 ту записи информации в регистр 4 результата в счетчике 5 не проиходили переходные процессы, связанные с переключением счетчика 5 по сигналу, поступившему на его счетный вход.

0

5

0

5

10

20

25

В соответствии с нулевым сигналом, поступающим с выхода старшего разряда регистра 4 на управляющий вход, мультиплексор 9 скоммутирует на вход дешифратора 19 блока 18 выдачи информации код с выхода регистра 4 и на цифровом индикаторе 20 блока 18 выдачи информации будет индицироваться результат контроля. Таким образом, в регистре 4 будет зафиксировано значение сэкономленной в первом цикле контроля эле- ктроэнергии. Если в последующих m к циклах контроля не произойдет перерас-|5 хода электроэнергии, то значение результата, храняп егося в регистре 4, будет увеличиваться.

Пусть в следующих т+1 и т+2 циклах контроля произойдет перерасход электроэнергии.

По израсходованию нормы расхода счетчик 5 обнулится, на выходе эле- рента И 13 появится единичный сигнал (и одновибратор 14 сформирует на своем выходе единичный импульс, по которому триггер 10 перейдет в нулевое состояние. Нулевой сигнал с его единичного ввгаода поступит на управляющий вход мультиплексора 8 и на управляющий вход счетчика 5 и переведет его в режим суммирования. Единичный сигнал с нулевого выхода триггера 10 поступит в старший разряд второго входа и на третий вход сумматора 2, а также, на вход первого светового индикатора 25, который начнет индицировать перерасход электроэнергии в текущем цикле контроля.

Мультиплексор 8 в соответствии с нулевым сигналом на управляющем входе скоммутирует на свой выход код, с инверсных выходов счетчика 5, т.е. на выходе мультиплексора 8 появится обратный код числа, хранимого в счет- 45 чике 5.

Сумматор 2 будет суммировать поступающие на его входы коды, что в данном случае тождественно вычитанию, и результат будет поступать на информационный вход регистра 4.

По окончании т+1 цикла контроля в регистр 4 запишется интегральный результат контроля (пусть он будет неотрицательным), который отобразится на цифровом индикаторе.

Пусть по окончании га+2 цикла контроля интегральный результат окажется отрицатепьным. Он будет .хранить30

35

40

50

55

16367778

ся в регистре 4 в дополнительном коде, а в знаковом разряде будет записана единица. Единичный сигнал с выхода старшего разряда регистра 4 поступит на вход сумматора 3, управляющий вход мультиплексора 9 и на вход второго индикатора 26, который будет индицировать отрицательный знак интегрального результата контроля.

Мультиплексор 9 в соответствии с единичным сигналом на управляющем входе скоммутирует на вход код, поступающий с выхода сумматора 3. Так как дополнительный код интегрального результата контроля на инверсном выходе регистра 4 уже проинвертиро- ван, а сумматор 3 прибавит к нему единицу, то на выходе сумматора 3 результат контроля будет уже в прямом коде. Следовательно, на вход дешифратора 19 блока 18 выдачи информации, с выхода мультиплексора 9 результат контроля будет поступать только в прямом коде независимо от того в прямом или дополнительном коде данный результат хранится в регистре.

Таким образом, устройство накапливает интегральньй результат контроля за прошедшие циклы контроля, учитывая как экономию электроэнергии, так и ее перерасход в каждом цикле контроля. Останов устройства осуществляется подачей единичного импульса на вход 24 устройства. При этом триггер 11 обнуляется, и на его единичном выходе появляется нулевой сигнал, который поступает на вход генератора 16 тактовых импульсов и он прекращает формирование на своем выходе последовательности импульсов, и на вход элемента И 12, запрещая прохождение через него импульсов с выхода первичного датчика 1 информации.

Погрешность контроля устройства определяется выражением

, Тц.у,

где

If

среднее удельное потребление электроэнергии контролируемым устройством,- Oj-- относительная временная нестабильность тактов-ого генератора, задающего временной интервал цикла контроляJ

50

, Тц.у,

5

где

If

среднее удельное потребление электроэнергии контролируемым устройством,- Oj-- относительная временная нестабильность тактов-ого генератора, задающего временной интервал цикла контроляJ

Т ц - длительность цикла контроля.

Выигрыш в достоверности контроля может быть оценен относительным снижением погрешности контроля по формуле

ЈР - SV

Д w - Д w

u w

100%

где

V

$Р

100%

относительная временная погрешность ручного ввода нормы расхода; AW - погрешность известного устройства. Јр Ю-2

При Й р 10, о 9

Таким образом, предлагаемое устройство значительно снижает погрешность контроля перерасхода электрической энергии.

Указанное техническое преимущество обеспечивает значительное превосходство предлагаемого устройства по достоверности контроля, достигаемое введением соответствующих конструктивных признаков.

Кроме того, обеспечение накопле-, ния результатов в каждом цикле конт- ( роля о перерасходе (экономии) электрической энергии и выдаче интегрального результата за N циклов контроля в цифровой форме значительно расширяет функциональные возможности предлагаемого устройства.

Формула изобретения

Сигнализатор перерасхода электрической энергии, содержащий первичный датчик информации, первый и второй счетчики, первый триггер, первый элемент И, генератор константы, блок выдачи информации, дешифратор блока выдачи информации, цифровой индикатор блока выдачи информации и первый световой индикатор блока выдачи информации, причем входы первичного датчика информации являются соответственно первым и вторым информационным входами сигнализатора и подключаются к клеммам напряжения и тока контролируемой сети, а выход соединен с первым входом первого элемента И, выход которого соединен со счетным входом второго счетчика, выход второго счетчика соединен со входом первого счетчика, выход генератора константы соединен с информационным

10

% .

15

20

25

636777Ю

входом первого счетчика, единичный выход первого триггера соединен с управляющим входом первого счетчика, выход дешифратора блока выдачи информации соединен с входом цифрового индикатора блока выдачи информации, отличающийся тем, что с целью повышения достоверности контроля и расширения функциональных возможностей, он дополнительно содержит первый и второй сумматоры, регистр результата, третий счетчик, первый и второй мультиплексоры, второй триггер, второй элемент И, элемент ИЛИ, одновибратор, генератор тактовых импульсов и второй световой индикатор блока выдачи информации, причем вход пуска сигнализатора соединен с S-выходом второго триггера и первым входом элемента ИЛИ, вход останова устройства соединен с R-входом второго триггера, единичный выход которого соединен с вторым входом первого элемента И и входом генератора тактовых импульсов, выход генератора тактовых импульсов соединен с счетным входом tpeTbero счетчика, выход которого соединен с вторым входом элемента ИЛИ, выход элемента ИЛИ соединен с входами синхро- I низации регистра результата и первого счетчика, с I- и С-входами пер- вого триггера и третьим входом первого зг элемента И, единичный выход первого триггера соединен с управляющим вхо- дом первого мультиплексора, а нулевой выход соединен с входом первого светового индикатора блока выдачи информации, со старшим разрядом первого входа первого сумматора и с третьим входом первого сумматора, прямой выход и инверсные выходы первого счетчика соединены соответственно с первым и вторым информационными входами первого мультиплексора, инверсные выходы первого счетчика, кроме того, соединены с входами второго элемента И, выход которого соединен с входом одновибра- тора, а выход одновибратора соединен с R-входом первого триггера, выход первого мультиплексора соединен с младшими разрядами первого входа первого сумматора, выход которого соединен с информационным входом ре-i гистра результата, выход старшего разряда регистра результата соединен с управляющим входом второго

30

40

45

50

55

11

мультиплексора, с вторым входом второго сумматора, с входом второго светового индикатора блока вьщачи информации и со старшим разрядом второго входа первого сумматора, прямой выход остальных разрядов регистра результата соединен с первым информационным входом второго мультиплексора, и с младшими раз163677712

рядами второго входа первого сумматора, а инверсные выходы разрядов регистра результата за исключением

5 старшего соединены с первым входом второго сумматора, -выход которого соединен с вторым входом второго мультиплексора, выход которого подключен к входу дешифратора блока вы10 дачи информации.

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано на промышленных предприятиях или отдельных их участках для контроля перерасхода электроэнергии. Цель изобретения - повышение достоверности контроля перерасхода электроэнергии и расширение функциональных возможностей за счет