Цифровой измеритель электрической энергии Советский патент 1992 года по МПК G01R22/00 

Изобретение относится к области цифровой электроизмерительной техники и может быть использовано при построении электронных измерителей активной электроэнергии непериодических и периодических колебаний, а также сигналов, изменяющихся во времени.

Известен цифровой измеритель мощно- - сти, содержащий первый и второй входные преобразователи, входы которых подключены к шинам входных сигналов, блок выбора диапазона, индикатор, элемент И, счетчик, генератор импульсов, элемент ИЛИ, двухтактный интегрирующий преобразователь, умножитель, блок выделения периода, переключатель, шину опорного сигнала, блок управления коммутатором, инвертор и источник опорного напряжения.

Недостатки указанного измерителя - невысокие быстродействие и точность измерения.

Известен цифровой измеритель мощности, содержащий входные преобразователи напряжения и тока, шины входных сигналов напряжения и тока, блок выбора диапазона, переключатель, два коммутатора, источник опорного напряжения, два инвертора, перемножитель, блок управления коммутатором, двухтактный интегрирующий преобразователь, элементы ИЛИ и И, генератор импульсов, счетчик, индикатор и шину опорного сигнала.

00

. ю

Недостатки указанного устройства - недостаточно высокие быстродействие и точность.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому ре- , зультату является цифровой измеритель активной мощности, содержащий входные преобразователи напряжения и тока, шины входного напряжения и тока, переключатель, первый коммутатор, блок выбора диапазона, первый и второй инверторы, блок управления, блок выделения периода, шину опорного сигнала, цифровой перемножающий блок, индикатор, второй коммутатор, два аналого-цифровых преобразователя напряжения и тока, делитель периода, шина запуска, первый накапливающий сумматор, первый и второй блоки оперативной памяти и третий коммутатор. Известный цифровой измеритель активной мощности имеет более высокие точность и быстродействие по сравнению с вышеописанными устройствами.

Однако недостатком известного устройства является невысокая точность при измерении электрической энергии непериодических или резкопеременных колебаний, а также сигналов, быстро изменяющихся во времени. Кроме того, быстродействие указанного устройства недостаточно велико. Это не позволяет широко использовать устройство в реальных электрических сетях, где основные параметры сигналов (частота сети, амплитуды и фазы сигналов) могут достаточно быстро изменяться от периода к периоду. Особенно это относится к сетям с резкопе- ременными нагрузками.

Это связано с тем, что процесс компенсации нелинейных составляющих погрешностей в устройстве происходит за четыре цикла, каждый длительностью по р Тх, где Тх - период входного переменного сигнала или сетевой помехи (два цикла измерения с записью в блоки оперативной памяти и два цикла обработки). Причем на третьем и четвертом циклах обработки измерения текущих входных сигналов вообще не производится. Если сигнал непериодический либо резкопеременный, то в известном цифровом измерителе возникает существенная методическая погрешность. Рассмотрим ее подробнее.

Пусть U (), («к) - эквиваленты мгновенных значений сигналов напряжения « тока, преобразованные посредством первого и второго АЦП в течение первого цикла работы известного устройства. Разлагая

1Г(#к) и Г (OK) в виде полиномов (ряд Маклорена) получим известные выражения

U1 («к КИ1+&u) и(ак}ьа2и2(ак)+ази3(ак )... ...+anUn(«);(1)

I («кНо+(1+ (5si)l( i)+b2l2( «к )+Ьз13(сЈ)+ ...

...+ Ьп1п(«к),(2)

где (1+ dsuhai. 32. азап и (1+ 5si)bi. b2,

02bn - коэффициенты ряда Маклорена;

UQ и 1о - первые члены ряда Маклорена, которые определяют аддитивные составляющие погрешности АЦП напряжения и тока соответственно; (5Su и 5S| - коэффициенты,

характеризующие мультипликативные составляющие погрешности АЦП напряжения

и тока соответственно; %- точка разложения в ряд на первом цикле измерения.

Пусть о - точка разложения на втором цикле измерения, которая соответствует по

времени точке а, на первом цикле. Тогда сыражени (1) и (2) для второго цикла измерения принимают вид:

U1 (аЈК1о+(1+ 4и) и(((с$+... ...+апип(с$:(3)

1(о2НоК1 + 40 1(ак)+Ь212(с$+Ьз 3(с$+ ... (о|);(4)

Если сигналы непериодичны или за время одного цикла длительность р Тх изменились, то

U («1 ) U-(«Ј). (5); («); («Ј) (6) В этом случае результаты Pi и 2 для первого и второго циклов измерения аналогичны соответствующим выражениям з третьем с той разницей, что в формулы для Pi и Р2 вместо параметра необходимо подставить а и сЈ соответственно. Таким образом, для первого цикла результат измерения записывается:

р.42Мьии(н/(;ь

х.о

«nUV ajDeM $siV i«hbtiV«i b,..+

iVoK№ « Mg«( Mu&suKSufcbM b

«.SiM Mo e,,

(7)

где

6,.U0ba IaK)Ue Ц lV)a, №ll „ц leK)o, U«) b} I V,)a, U7Kl « VQZ b, I(t4Ua2 UV.1 Ч l(rf 40гиУи1 Ь3 iVn+Mtyi) 1„+ог l/V) , «Ь, 1(,(1 Ь21 KjyU fe Vl b,l(KV).

51749842

Для второго цикла измерений имеем:

p,)i:-uk i-i(«s)(i+SeiR2lW)

И-l

,21

k O

где

9Ј-и.-ЬгГ%ф-и,М иФ-°,

,bz rVjba, U(oi«) b I .VejUVSlb.-lKl+a.UVJl-bz I КИЛ) bj-lV Va .VojU tellMteiSl-aj-UVtlb, .I(t ba5lP( b,-iM)+.

Для третьего цикла обработки модуль результата преобразования прототипа запишется следующим образом:

П-1

р,)±и(4)-к«1)

fcrO

)le-S U(|-() l/o

KrO

n-

S 1(.,

где

9,.Ue-b1lV;i Uebjl4 lJ-a,uH) «bjlV.I °. UUDMH Ua Л UVI) 1.Ю, UV« b, UVJ .bjlVll ajUV bjI -), .UVll VU b, HoiU-ajUVJ

bjiXKuVUM KU- Результат преобразования четвертого цикла определяется следующим образом:

) (е

-И5Л1..± («.)h-0 О

-«eIo-043,

e4-u.biitk i-u4b1iV i o,u(ot|,,)i.

«bjlVll-o. ),- -Q2uV;i b,-I(xaK)a,UVll b2l ( -OtUVllbjl leilba teiilVajUVj, «b.IletibajU l.tVlb nicttl-OjUMcti Ь315(к.. .

:

$

ль за10

X

15

20

0) 25

РТ-;(Р.),

) (liK ui iWiM ttiliKet.) о,ЩЛ1 Ь, IjUlUQ.Ut Ь,1(

flluK;ibsiji.t .uo,u{jdl1,tb,iUet;v. ()

f.uVo b,,u (tf«) b,l {tfi)atuV b«iV.i-o.uV.HIi(ci5n

,u(«i1,) b,lV .l о,Ш1 b2I4(«i) o,U(ei« b.l Kl-o.OKilM2 v «1 a,uV.l b.Ik .l-eiU,) b, 1 («) - -olu lat b.KVO.U lfc il b, Ik«K...

Запишем выражение П21 D общем виде Pz-rlli:( cl««H«K

i l Г Цг

„em-i,.;. i ./,. 2 Ги 1

tn-f Й 1

H-rezaeyvk)b2e(4)

m«i 6ai

4-dit(z: fwym-V,i b« itfii

TJI-I e

W |:|:a2y ii .).

РГ4 22(( tK)

- т пksO

аг)

или

с/з;

го :

.

30

;

,Q /}

где ©j, G, 0|, 0 -полные суммы, соответствующие второму, третьему, четвертому и пятому слагаемым в квадратных скобках выражения (13).

Сравнение окончательного выражения 35 для Рг устройства-прототипа и выражения (14) показывает, что при непериодических или резкопеременных сигналах в прототипе возникает дополнительная методическая погрешность уд:

40 уд е + е|ч-.ОБ)

Если же сигналы периодические, то и выражение (14) аналогично соответс- вующей формуле в 3. В этом случае из 45 общей нелинейной составляющей погрешности остаются только комбинации 01 с нечетными коэффициентами ряда Маклорена, а остальные комбинации, содержащие хотя бы один четный член ряда, полностью пенсируются (это касается 0,

Изобретение относится к цифровой электроизмерительной технике и может быть использовано при построении электронных измерителей активной электроэнер- гии. Целью изобретения является повышение точности и быстродействия при измерении электроэнергии непериодических и периодических колебаний, а также сигналов, изменяющихся во времени. Для этого в устройство, содержащее входные преобразователи напряжения 1 и тока 2, шины входного напряжения 3 и тока А, два инвертора 7 и 8. коммутатор 9, первый и второй аналого-цифровые преобразователи 10 и 11, цифровой перемножающий блок 12, накапливающий сумматор 13, блок 14 выбора диапазона, блок 19 управления и индикатор 20, введены два блока 5, 6 выборки и хранения, генератор 15, счетчик 16, логический элемент2 ИЛИ-НЕ 17 и формирователь, 18. Введенные блоки позволяют модифицировать алгоритм измерения такмм образом, чтобы за меньшее время благодаря фиксаций промежуточных измерений в блоках 5 и 6 выборки и хранения произвести компенсацию погрешности. 1 ил. (Л ч

Таким образом, известный цифровой измеритель активной мощности при непериодических и резкопеременных сигналах

Тогда результирующее значение измеряемой мощности в устройстве-прототи-

пе. которое определяется как 55 обладает невысокой тоТность юГтак какТо- среднеарифметическая величина модулей двух циклов измерений и двух циклов обработки, определяется при резкопеременных или непериодических сигналах выражением

грешность уд скомпенсировать не удается. Причем эта погрешность тем существенно, чем больше различаются величины в выражениях (5) и (6).

Таким образом, известный цифровой измеритель активной мощности при непериодических и резкопеременных сигналах

обладает невысокой тоТность юГтак какТо-

обладает невысокой тоТность юГтак какТо-

грешность уд скомпенсировать не удается. Причем эта погрешность тем существенно, чем больше различаются величины в выражениях (5) и (6).

Кроме того, данное устройство имеет недостаточно высокое быстродействие, так как полная компенсация погрешностей и получение суммарного результата получается за четыре цикла, длительность каждого из которых равна р Тх. В лучшем случае при это составляет три-четыре периода сети (первые два периода - измерение, и один- два периода - обработка). Причем на третьем и четвертом цикле сигналы и, следовательно, текущая мощность вообще не измеряются, что при непериодических сигналах недопустимо.

Целью изобретения является повышение точности и быстродействия при измерении электроэнергии непериодических и периодических колебаний, а также сигналов, изменяющихся во времени.

Поставленная цель достигается тем, что з цифровой измеритель электрической энергии, содержащий входные преобразователи напряжения и тока, первый и второй инверторы, -коммутатор, первый и второй аналого-цифровой преобразователь (АЦП), цифровой перемножающий блок, накапливающий сумматор, блок выбора диапазона, блок управления и индикатор, причем сигнальные входы входных преобразователей напряжения и тока подключены к шинам входных напряжений и тока, а их управляющие входы подключены соответственно к первому и второму выходу блока выбора диапазона, выходы входных преобразователей напряжения и тока соединены с первым и вторым входами блока выбора диапазона соответственно, третий выход которого подключен к первому управляющему входу индикатора, выход первого инвертора соединен с вторым входом коммутатора, первый и второй выходы которого подключены к первому и второму входам блока управления и через первый и второй АЦП соединены с первым и вторым входами цифрового перемножающего блока соответственно, выход которого подключен к входу накапливающего сумматора, который выходом соединен с входом индикатора, первый и второй выходы блока управления подключены к второму управляющему входу аналого- цифровых преобразователей и к второму управляющему входу индикатора соответственно, выходы Завершение преобразования первого и второго АЦП соединены с четвертым и пятым входами блока управления, первая и вторая группы выходов которого подключены к управляющим входам цифрового перемножающего блока и накапливающего сумматора соответственно, введены два блока выборки и хранения,

генератор, счетчик, логический элемент 2 ИЛИ-НЕ и формирователь, причем выход входного преобразователя напряжения через первый блок выборки и хранения подключей к первому и третьему входам коммутатора и к входу первого инвертора, который выходом соединен с четвертым входом коммутатора, выход входного преобразователя тока подключен через второй

блок выборки и хранения к пятому и восьмому входам коммутатора и к входу второго инвертора, который выходом соединен с шестым и седьмым входами коммутатора, выход генератора подключен к третьему

входу блока управления, к первым управляющим входам первого и второго АЦП и к счетному входу счетчика, который выходом соединен с управляющим входом коммутатора и через логический элемент 2 ИЛИ-НЕ

и формирователь - с управляющими входами первого и второго блоков выборки и хранения,

Введение первого и второго блоков выборки и хранения и соответствующих им

новых связей позволяет фиксировать выборки напряжения и тока на каждые четы - ре такта работы АЦП, давая возможность реализовать за это время полное четырехтактное коммутационное инвертирование.

Поэтому методическая погрешность уд равна нулю при любых формах и характере изменения входных сигналов. Применение этих блоков позволило также избавиться от более сложных цифровых блоков оперативной памяти.

Кроме того, удается существенно повысить быстродействие, так как для реализации четырех циклов для устранения погрешности в прототипе требуется время

4хрхТх (где р - целое число, Тх - период входных сигналов), в то время как в предлагаемом устройстве это время равно четырем тактам работы АЦП. При быстродействие в предлагаемом устройстве повышается

в п раз (где п - число выборок АЦП за один период входных сигналов). Если же то быстродействие удается повысить в (р п) раз. Следует особо отметить, что если в прототипе на третьем и четвертом цикле измерение текущей мощности вообще не производится, то в предполагаемом устройстве измерение происходит непрерывно, и поэтому любые изменения формы сигналов учитываются полностью.

Введение генератора, счетчика, элемента 2 ИЛИ-НЕ и формирователя позволяет организовать управление работой предлагаемого устройства. При этом отпадает необходимость использования блока

выделения периода и делителя периода при измерении электроэнергии, так как выборки АЦП тока и напряжения могут быть не синхронизированы с периодом сети.

Введенные в устройство в функциональные блоки и элементы являются типовыми узлами измерительной и вычислительной техники. Однако их использование в совокупности с новыми связями является новым, не встречается в известной технической литературе и позволяет достичь поставленную цель - повышение точности и быстродействия.

На чертеже представлена блок-схема предлагаемого цифрового измерителя электрической энергии.

Цифровой измеритель электрической энергии содержит входной преобразователь 1 напряжения, входной преобразователь 2 тока, шину 3 входного напряжения, шину 4 входного тока, первый и второй блоки 5 и б выборки и хранения, первый и второй инверторы 7 и 8, коммутатор 9, первый и второй АЦП 10 и 11, цифровой перемножающий блок 12, накапливающий сумматор 13, блок 14 выбора диапазона, генератор 15, счетчик 16, логический элемент 2 ИЛИ-НЕ 17. формирователь 18, блок 19 управления и индикатор 20,

Шина 3 входного напряжения через входной преобразователь 1 напряжения и первый 5 блок выборки и хранения 3 подключена к первому и третьему входам коммутатора 9 и к входу первого инвертора 7, который выходом соединен с вторым и четвертым входами коммутатора 9. Шина 4 входного тока через входной преобразователь 2 тока и второй блок 6 выборки и хранения подключена к пятому и восьмому входам коммутатора 9 и к входу второго инвертора 8, который выходом соединен с шестым и седьмым входами коммутатора 9. Первый и второй выходы последнего соединены с первым и вторым входами блока 19 управления и через первый АЦП 10 и второй АЦП 11 подключены к первому и второму входам цифрового перемножающего блока 12 соответственно, выход которго через накапливающий сумматор 13 соединен с входом индикатора 20. Выходы входного преобразователя 1 напряжения и входного преобразователя 2 тока подключены к первому и второму входам блока 14 выбора диапазона. Первый, второй и третий выходы блока 14 выбора диапазона подключены к управляющим входам входного преобразователя 1 напряжения, входного преобразователя 2 тока и к первому управляющему входу индикатора 20 соответственно. Первый и второй выходы блока 19 управления

соединены соответственно с вторыми управляющими входами первого АЦП 10 и второго АЦП 11 и с вторым управляющим входом индикатора 20. Выходы Заверше- 5 ние преобразования первого АЦП 10 и второго АЦП 11 подключены к чегвертому и пятому входам блока 19 управления, первая и вторая группы выходов которого соединены с управляющими входами цифрового пе0 ремножающего блока 12 и накапливающего сумматора 13. Выход генератора 15 подключен к третьему входу блока 19 управления, к первым управляющим входам первого АЦП 10 и второго АЦП 11 и к счетному входу

5 счетчика 16. Выход последнего соединен с управляющим входом коммутатора 9 и через логический элемент 2 ИЛИ-НЕ 17 и формирователь 18 - с управляющими входами первого и второго блоков 5 и 6 выборки и

0 хранения.

Устройство работает следующим образом.

Работа устройства синхронизирована генератором 15, период выходных импуль5 сов которого определяет длительность такта работы устройства. Время такта определяется длительностью аналого-цифрового преобразования информации в первом и втором АЦП 10 и 11, оторые

0 запускаются выходными импульсами генератора 15, поступающими на их первый управляющий вход. Выходной код счетчика 16 изменяется с частотой импульсов генератора 15 и определяет скорость потактового

5 переключения коммутатора 9.

При изменении младших разрядов выходного кода счетчика 16 из состояния (11) в состояние (00) на выходе элемента 2 ИЛ1Л- НЕ появляется сигнал логической единицы.

0 По положительному фронту этого сигнала на выходе формирователя 18 вырабатывается короткий единичный импульс, поступающий далее на управляющие входы первого и второго блоков 5 и 6 выборки и хранения

5 и определяющий шаг дискретизации входных сигналов

Таким образом, за один интервал времени между соседними выборками входных сигналов первым и вторым блоками 5

0 и 6 выборки и хранения п роисходит четыре такта переключения коммутатора и соответствующее им аналого-цифровое преобразование этих сигналов в первом и втором АЦП 10 и 11. Входные напряжение

5 и ток с шины 3 входного напряжения и с шины 4 входного тока поступают на входы входных преобразователей 1 напряжения и тока, где преобразуются в низковольтные измерительные сигналы. Далее они поступают на входы первого и второго блоков 5 и

6 выборки и хранения, выборка которых осуществляется циклически один раз за четыре такта. Поэтому с момента выборки в течение последующих четырех тактов выходные сигналы первого и второго блоков 5 и 6 остаются постоянными.

На первом такте измерений эти зафиксированные сигналы напряжения Ki U(t) и тока К2 i(t) в определенном масштабе подаются на входы АЦП первого и второго 10 и 11 через первый и пятый входы коммутатора 9 соответственно. Одновременно указанные сигналы подаются на первый и второй входы блока 19 управления, В зависимости от знака этих сигналов и номера такта измерения блок 19 управления изменяет режим работы накапливающего сумматора 13, переводя его в режим суммирования или вычитания.

Управляющим импульсом генератора 15 через первые управляющие входы запускаются первый и второй АЦП 10 и 11 напряжения и тока. По приходу сигналов готовности обоих АЦП на четвертый и пятый входы блока 19 управления последний через первую группу выходов формирует управляющие импульсы, которыми выходные коды напряжения и тока с выходоб первого и второго АЦП 10 и 11 соответственно перезаписываются во входные регистры цифрового перемножающего блока 12, После этого сигналом блока 19 управления через его первый выход производится сброс первого и второго АЦП 10 и 11. Результат перемножения записывается в выходном регистре цифрового перемножающего блока 12.

Далее блок 19 управления вырабатывает через вторую группу выходов управляющий сигнал, и результат перемножения перезаписывается в накапливающий сумматор 13. При этом в последнем формируется результат, определяемый суммой ранее накопленной величины, поступившим на вход кодом мгновенной мощности. В сумматоре 13 происходит суммирований произведений напряжения и тока с одинаковыми знаками и вычитание произведений выборок с противоположными знаками. Выходной сигнал накапливающего сумматора 13 поступает на индикатор 20, который под управлением сигнала на втором выходе блока 19 управления отображает общее количество электроэнергии.

Посла прихода следующего выходного импульсй генератора 15 под управлением выходного кода счетчика 16 замыкаются второй и шестой ключи коммутатора 9, начинается второй такт измерений. При этом на вход первого АЦП 10 напряжения подается напряжение -Ki U(t), а на вход второго АЦП 12 тока - сигнал, пропорциональный току -К2 l(t)J. Дальнейший порядок работы блоков устройства полностью аналогичен

первому такту за исключением того, что в накапливающем сумматоре произведений выборок, знаки которых противоположны, и вычитание произведений выборок, знаки которых одинаковы.

На третьем и четвертом тактах измерения происходит суммирование произведений кодов сигналов Ki U(t) и -Ki l(t), а также -Ki U(t)J и -К2 I(t) соответственно. При этом порядок суммирования произведений на

третьем и четвертом тактах аналогичен порядку суммирования на втором и первом тактах.

В остальном работа блоков предлагаемого устройства остается прежней. Блок 14

выбора диапазона управляет коэффициентами передачи входных преобразователей 1 и 2 напряжение и тока и корректирует в соответствии результат на индикаторе 20.

После выполнения четырех тактов происходит следующая выборка и запоминание входных мгновенных значений сигналов первым и вторым блоками 5 и б выборки и хранения, после чего весь процесс циклически повторяется. Полный цикл коррекции погрешностей производится над фиксированными значениями входных сигналов, поэтому условия (5) и (6) теряют силу, так как

al oЈ ак при любой форме и характере

изменения входных сигналов. Поэтому, заменяя «к на «к в выражениях (1) и (2) получаем формулы эквивалентов мгновенных значений напряжения и тока в предлагаемом устройстве

u (aK)Uo+() U(aK)+a2 и2(0к)+... ...+а„ ип(«к);(16)

I г( О + 3sO К Ок)+Ь2 I2( ак}+ ... ...+Ьп1п(«к).(17)

Таким образом, результаты преобразования на первом, втором, третьем и четвертом тактах преобразования предлагаемого цифрового измерителя электрической энергии PI, Ра Рз и FM записываются соответственно выражениям

р, ад icuwi

иоКккЬМиЭ;;(18)

W + W SsilU(«t,lI((SSuUe «utcM-i VilfortekHUoVQ (19)

PHuSsuKi silUKlIW-Msul Г0 fUtMiUM tU l-UoVg (20)

(и$511и№кШ кИиЈ5Ц)10

U{tn-Msi)lV(««)-U Vei}(21)

глев; иЛЛ««Н0-Ь, I bMtQ.Ufct,,)

b, 1(, U(of.) b, I U.,,- aeUVl b, I(««| nauV«l ).. «оги4К) Ь31 №,)сцИ)1о ю,Я(«М b, («.UajUVl Ьг «b,l M }(22)

еИоМХИзЬн КЬо анЬ .UKl b3l (o VasUV.lIe- -o,UV.) Ь, №«) QI U K) b, I2K)- -OjU(«M b, V.l-Oj UVtf.) I,0jИV.)

b, iu i-a}uVi bziVuoru3(c/k)

«Ь, I M ,(23)

§;ЛМ к1иоЬ51(, DK)V l2(cM-a,U(oiK) Ь, I loM+cM te,,),,- -MVn Ь,1{«кЬаги5К) bjl te)- 02UV« bjl Ua UV) I0- -MJM b, 1Ю а3и%„)Ь21г(оМ- -Q,U1(t Hbsl1( 0+ ,(2Ц

.bjlVJ + U.bjl M-a.Ufo

ь„гм O.UKI Ц1з(«« а2игм1

10+сци {«,,ъ I(Ktlta4UVk)b2 , . l(«k)4a2U(iXK)bj PfcM-cMVi l I0-o5 uVH К IM oj U3Kl Ьг iV)- -d,u3() b5 I(«K1+ .(25)

Так как на протяжении интервала межыборками входных сигналов результаты ырех тактов суммируются в накапливаюм сумматоре 13, то в результате за один дискретизации имеем скорректированзначение мгновенной мощности:

Рг-Р,

P2-4(iSsu№ si)U(MI{«i.)4a,U(y,) «Ь3 iyk)+MVn Ь.ЦьМ М ) «I4fi.lt 1

ИЛИ

Pi- lMsulMsilUO M IW+

СО (Х

uz:za2n

W.I f.f

,,2m-l

П-(,

i, , , i i О (о/) Ь2е , I (с.1,,)

(27)

Дальнейшее суммирование выражения (27) во времени позволяет измерять активную электроэнергию электрической сети при любых изменяющихся входных сигналах. Таким образом, использование изобретения по сравнению с известным позволяет повысить точность измерения электроэнергии при резкопеременных и непериодических сигналах, переходных процессах и т.п., а --акже повысить быстродействие. Повышение точности происходит в предлагаемом цифровом измерителе электрической энергии за счет того, что независимо от характера входных сигналов методическая погрешность уд прототипа

полностью компенсируется. Быстродействие предлагаемого устройства выше, так как эта компенсация составляющей уд происходит всего за четыре такта работы АЦП (ин- 5 тервал между двумя соседними выборками сигналов) согласно выражению (27), в то время как известное устройство выполняет эту коррекцию (и только для периодических сигналов) за время 4 р-Тх. где Тх - период 10 входных сигна лов. Таким образом, если в известном количество выборок за период равна п, то быстродействие повышается в р vn раз.

Основные узлы и блоки предлагаемого 15 устройства могут быть реализованы следующим образом.

Входные преобразователя 1 и 2 напряжения и тока выполняются в виде трансформаторов с переключением пределов или на 20 микросхемах КР140УД8А и КР590КНЗ, первый и второй блоки5 и 6выборки «хранения - на микросхемах КР590КНЗ, КР140УДОА и конденсаторах, первый и второй инверторы 7 и 8 - на КР140УД8А, коммутатор 9 - на

25 КР590КНЗ, первый и второй АЦП 10 и 11 реализуются на микросхемах К594ЛА1, КР155ИР17, КР554САЗА и КР140УД8А. цифровой перемножающий блок 12 - на микро- схемах К588ВР2, К1802ВР2 или КРЧ802ВР5, накапливающий сумматор 13 - на микросхемах К588ИР1, КР561ИР9 и К561ИМ1. Генератор 15, счетчик 16, элемент 17 2 ИЛИ-НЕ и формирователь 18 выполнены на микро- схемах 561Л Н2, 561ИЕ10,561Л Е5 и 561ЛН2 соответственно, индикатор - на КР558ХП1, КР514ИД2, блок управления - на простейших логических элементах или однокристальной микроЭВМ 1816ВЕ51.

По предлагаемому техническому решению реализован макет цифрового измерителя электрической энергии класса 0,05, который предполагается использовать для проверки в качестве образцового устройст- ва в системах учета электроэнергии, выпускаемых заводом ВЗЭТ(г. Вильнюс). Формула изобретения Цифровой измеритель электрической энергии, содержащий входные преобразо 0 ватели напряжения и тока, шины входного напряжения и тока, первый и второй инверторы, коммутатор, первый и второй аналого- цифровые преобразователи, цифровой перемножающий блок, накапливающий

,-j. сумматор, блок выбора диапазона, блок управления и индикатор, причем сигнальные входы входных преобразователей напряжения и тока подключены к шинам входных напряжений и тока, а их управляющие входы подключены соответственно к первому и

40

второму выходам блока выбора диапазона, выходы входных преобразователей напряжения и тока соединены с первым и вторым входами блока выбора диапазона соответственно, третий выход которого подключен к первому управляющему входу индикатора, выход первого инвертора соединен с первым входом коммутатора, первый и второй выходы которого подключены к первому и второму входам блока управления и через первый и второй аналого-цифровые преобразователи соединены с первым и вторым входами цифрового перемножающего блока соответственно, выход которого подключен к входу накапливающего сумматора, который выходом соединен с входом индикатора, первый и второй выходы блока управления подключены к вторым управляющим входам аналого-цифровых преобразователей и к второму управляющему входу индикатора соответственно, выходы Завершение преобразования первого и второго аналого-цифровых преобразователей соединены с четвертым и пятым входами блока управления, первая и вторая группы выходов которого подключены к управляющим входам цифрового перемножа0

5

0

5

ющего блока и накапливающего сумматора соответственно, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и быстродействия, в него введены два блока выборки и хранения, генератор, счетчик, логический элемент 2 ИЛИ-НЕ и формирователь, а коммутатор выполнен двухканальным, причем выход сходного преобразователя напряжения через первый блок выборки и хранения подключен к второму и третьему входам коммутатора и к входу первого инвертора, который выходом соединен с четвертым входом коммутатора, выход входного преобразователя тока подключен через второй блок выборки и хранения к пятому и восьмому входам коммутатора и к входу второго инвертора, который выходом соединен с шестым и седьмым входами коммутатора, выход генератора подключен к третьему входу блока управления, к первым управляющим входам первого и второго аналого-цифровых преобразователей и к счетному входу счетчика, который выходом соединен с управляющим входом коммутатора и через логический элемент 2 ИЛИ-НЕ и формирователь - с управляющими входами первого и второго блоков выборки и хранения.