Устройство для учета электрической энергии Советский патент 1993 года по МПК G01R21/06 

Изобретение относится к области электрических измерений и может применяться для учета электроэнергии постоянного и переменного тока.

Целью изобретения является повыше- ние надежности работы устройства

Структурная схема устройства приведена на чертеже.

Устройство содержит ваттметровый элемент 1, выполненный, например, на ос- нове интегрального перемножителя, к одному из входов которого подводится сигнал U, пропорциональный напряжению, а к другому - промодулированный фазочувствитель- ный модулятором 2 сигнал I, пропорциональный току в электрической сети. Выход ваттметрового элемента соединен через усилитель 3 с входом демодулятора.4, выход которого подключен к входу интегратора 5, соединенного выхо- дом с входом порогового элемента 6. Первый выход порогового элемента соединен со счетчиком импульсов 7, а второй - с управляющими входами блока управления 8 и селектора временных интервалов 9, частот- ные входы которых подключены к генератору прямоугольных импульсов 10 и управляющему входу демодулятора. Выход блока управления соединен с управляющим входом модулятора, а выход селектора временных интервалов - с управляющим входом интегратора.

Существенные признаки заявляемого изобретения обуславливают проявление в нем нового свойства - независимость ре- зультата измерения от нарушения очередности изменения фазы модулирующего сигнала, что, в свою очередь, обуславливает повышение надежности работы устройства.

Устройство работает следующим обра- зом.

Входные сигналы, пропорциональные напряжению и току в электрической сети, подаются на соответствующие входы ватт- метрового элемента 1, причем первый -.не- посредственно, а второй - через фазочувствительный модулятор 2. Последний модулирует сигнал тока с частотой генератора 10. Полученный на выходе ваттметрового элемента высокочастотный сигнал, пропорциональный мгновенной мощности, усиливается усилителем переменного тока 3 и затем восстанавливается демодулятором 4.

Управление работой демодулятора осу- ществляется сигналом, поступающим от ге- нератора 10, а управление работой фазочувствительного модулятора - тем же сигналом, но через блок управления 8. Де- модулированное напряжение поступает на

интегратор 5, который интегрирует последовательность импульсов с постоянной составляющей, пропорциональной активной мощности в электрической сети. По окончании процесса интегрирования напряжение на выходе интегратора 5 достигает уровня срабатывания порогового элемента 6, который вырабатывает сигналы для счетчика импульсов 7 и блока управления 8. Последний сдвигает фазу модулирующих колебаний на 180°, в результате этого напряжение на выходе демодулятора 4 изменяет знак и начинается следующий цикл интегрирования, заключающийся в том что накопительный элемент интегратора 5 перезаряжается до уровня, при котором вновь срабатывает пороговый элемент 6, переводящий блок управления и, следовательно, все устройство в исходное состояние,

Таким образом, изменение фазы модулирующего сигнала относительно демоду- лирующего приводит ;к изменению направления интегрирования и, следовательно, перезарядке накопительной емкости интегрирующего устройства, сопровождаемого появлением сигналов на выходах порогового элемента. При этом на первом выходе формируется последовательность импульсов, число которых пропорционально измеренному значению электрической энергии, и подсчитывается счетчиком импульсов 7. На втором выводе формируется сигнал управления состоянием блока управления 8 и селектора временных интервалов 9, выполненного, например, на основе интегрального счетчика импульсов, отсчитывающего количество тактовых импульсов, поступающих на его счетный вход с генератора 10.

Емкость счетчика выбирается из условия его полного заполнения по прошествии интервала времени, большего времени цикла интегрирования, имеющего место при допустимых минимальных уровнях входных сигналов устройства. При этом условии на выходе селектора временных интервалов формируется сигнал в виде короткого импульса, который поступает на вход управления интегрирующего устройства 5, например, на вход управления разрядного ключа, включенного параллельно накопительному элементу активного емкостного интегратора. При поступлении этого сигнала разрядный ключ открывается и производится разряд накопительного элемента интегрирующего устройства. Благодаря этому устраняется возможность насыщения последнего при несанкционированном блоком управления нарушении очередности смены фазы модулирующего сигнала и последующем за ним прекращении работы интегрирующего устройства и, следовательно, всего устройства в целом. Кроме этого, устраняется также и так называемый самоход устройства для учета электрической энер- гии.

Процесс установки интегрирующего устройства 5 в исходное состояние повторяется до тех пор, пока уровни входных сиг- налов будут меньше допустимых минимальных значений. В противном случае длительность цикла интегрирования станет меньше времени заполнения емкости счетчика (селектора временных интервалов 9) и сигнал с выхода порогового элемента будет устанавливать его в нулевое состояние раньше, чем произойдет полное заполнение емкости счетчика. При этом на его выходе будет отсутствовать сигнал, открывающий разрядный ключ интегрирующего устройства, и ра- бота устройства восстановится.

Учитывая высокую надежность устройства, оно может найти применение для учета расхода электрической энергии на электрифицированном транспорте и в качестве быто- вых средств учета электрической энергии.

ф о р м у л а и з о б р е т е н и я

Устройство для учета электрической энергии, содержащее ваттметровый элемент, выход которого подсоединен к последовательно соединенным усилителю переменного тока, демодулятору, интегратору, пороговому элементу и счетчику, при этом управляющий вход демодулятора соединен с выходом генератора прямоугольных импульсов и с частотным входом блока управления, выход -которого подключен к управляющему входу фазочувствительного модулятора, соединенного своим выходом с входом ваттметрового элемента, управляющий вход блока управления соединен с вторым выходом порогового элемента, при этом вторые входы фазочувствительного модулятора и ваттметрового элемента являются входами устройства, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности в работе, в него дополнительно введен селектор временных интервалов, подключенный частотным входом к выходу генератора прямоугольных импульсов, управляющим входом - к выходу порогового элемента, а выходом - к управляющему входу интегратора, при этом вход фазочувствительного модулятора является.токовым входом устройства, а второй вход ваттметрового элемента - входом напряжения устройства.

Использование: для учета электроэнергии постоянного и переменного токов. Сущность изобретения: устройство содержит ваттметровый элемент 1, фазомувствитель- ный модулятор 2, усилитель 3 переменного тока, демодулятор 4; интегратор 5, пороговый элемент 6, счетчик 7, селектор 9 времен- ных интервалов, генератор 10 прямоугольных импульсов и блок 8 управления. 1 ил.