Многоканальное устройство для измерения электрической энергии и мощности Советский патент 1993 года по МПК G01R21/133 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к системам измерения и телепередачи значений электрической мощности и энергии и может быть использовано для коммерческого учета электрической энергии : д , .: .

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства, а именно измерение электрической энергии, позволяющее одновременно определять среднюю мощность за интервал измерения с передачей данных по электрической сети переменного тока.

На чертеже помещена блок-схема устройства.; ; ... д ;.;/;., .

Устройство содержит блок преобразователей 1.1-1 п мощности в частоту, блок 2 счетчиков-интеграторов 2.1-2.п, блокЗ реги- строа памяти 3.1-З.Пу коммутатор 4, имеющий счетчик, генератор и блок ключей, б/гок управления 5, включающий в себя таймер б, линии задержки 7 и 9, регистр 10, к выходу которого дополнительно последовательно подключено кодирующее устройство прямого канала 15, устройство преобразования сигналов прямого канала 16, усилитель мощности прямого канала 17, фильтр прямого канала 18, а также декодирующее устройство обратного, канала 19, устройство преобразования сигналов обратного канала 20, усилитель мощности обратного капали 21 и фильтр обратного канала 22, при этом оба фильтра 18 и 22 присоединены к.элёкт- рической сети переменного тока напряже- ниемдо20Кв. .

Таким образом введение новых элементов и связей позволяет накапливать на каждом счетчике-интеграторе, нарастающим итогом количество электрической энергии на весь расчетный период, измеренное в виде суммы импульсов, поступивших с выхода соответствующего преобразователя мощность-частота. При этом для повышения достоверности передаваемые сообщения кодируются, и с помощью обратного канала обеспечивается повторная передача неверно принятых сообщений.

Выходы блока преобразователей 1 под- ключены через последовательно соединенные блок 2 счетчиков-интеграторов, блок 3 регистров, коммутатор 4 и регистр 10 к информационным входам кодирующего устройства прямого канала 15, между выходами которого и электрической сетью последовательно включены устройство преобразования сигналов прямого канала 16, усилитель мощности прямого канала 17 и фильтр прямого канала 18, Электрическая с&Ть соединена с фильтром обратного канала 22, между которым и декодирующим устройством обратного канала 19 последовательно подключены усилитель мощности обратного канала 21, устройство преобразования сигналов обратного канала 20.; / .-: . : ;..;:. :. , . . ; Выход декодирующего устройства 19 подключен ко входу кодирующего устройства 15 и ко входу установки в нуль бита готовности в регистре 10. Единичный выход бита готовности регистра 10 подключен ко входу декодирующего устройства 1.9. В состав декодирующего устройства 19 входит дешифратор, который в зависимости отсостояния бита готовности регистра 10 и кодовой ком-: бинаций,. поступившей с выхода устройства преобразования сигналов обратного канала 20, выдает или не выдает сигнал, поступаю- идйй: одновременно на обнуляющий выход ; бита готовности регистра 10 и на вход коди- рующего устройства прямого канала. 15.

Если бит готовности; регистра 10 находится а единичном состоянии, ас выхода: устрЬйства преобразоаания сигналов об-, ратнбго канала 20 н.е поступает кодовая комбинация, подтверждающая правильность приема измерения энергий, передан--. н.ого по прямому каналу, то с выхода д;екодирую щегО;устройства обратного канала 19 не поступает сигнал, уст.анавливаю- щий а ноль бит готовности регистра 10 и .аапрещающий Перёдачу содёржимогд реги стра Ш кодирующим устройством прямого канала 15.. : : - - : .; -. ч При поступлении по обратному каналу кодовой комбинации, подтверждающей правильность приема; информации, пере- данной по.прямому каналу, декодирующее устройство/Обратного, канала 19 обнуляет бит готовности регистра 10 и этим же сигна- лом запрещаетг повторную передачу содер- жимого регйстр.а 10 кодирующим

устройством прямого канала 15.

Работа блоков 15-18 прямого (санала и блокой 19-22 Ьбратного канала осущбстоляетсй во взаимодействии с аппаратурой пун-, кта управления (ПУ), осуществляющей

прием информации, передаваемой по электрической сети переменного тока, и передачу по обратному каналу кодовых

комбинаций, подтверждающих правильность приема измерения энергий за каждый . интервал времени пр каждому контролируемому присоединению, оснащённому преобразователем мощность-частота раздельно.

...-. / - - : ;: . : ; ; .

- ;. Чтобы обеспечить возможность многократного повторения каждого измерения при передаче по каналу связи, должны выполняться следующие временные ограничения:

(tn-Mo)K

Т-Тз

где tn время передачи одного измерения энергии по одному присоединению по прямому каналу связи; to.-- время передачи по обратному каналу кодовой комбинации подтверждения правильности приема или запроса на повторение передачи; Т- интервал времени, за который нарастающим итогом измеряется энергия .каждого присоединения, равный интервалу времени между импульсами таймера 6; К - число повторных передач каждого измерения, наибольшее возможное при заданных временах переда чи, интервале измерений и числе контролируемых присоединений; з--время третьей линии задержки 9, входящей в состав блока управления 5;- п - число контролируемых присоединений с преобразователями мощность-частота, опрашиваемых коммутатором 4.. }:. .- .Ч .::. - ; : /.../: : ; ;: : .: : Устройство работает следующим, образом..; . :.. :, V: :. .;- .. -, . ; - .. Последовательности импульсов с выхода блока 1: преобразователей 1.1-1.П поступают на входы .блока 2 счетчиков-интеграторов 2.1-2.П, где осуществляется их подсчет нарастающим итогом по каждому интервалу измерения, На время, равное длительности импульсов таймера 6, разрешающие входы /счетчиков-интеграторов.2..п закрываются. :-;. ;, /-... . : . ... . . ,. На это время счетчики-интеграторы 2.1- ... 2.п фиксируют свое состояние и не происходит изменение накоплений в них информации. В течение времени г-длительности импульса таймера 6 --информа ция, накопленная в. счетчиках-интеграторах 2.1-2.п, может быть переписана в ячейки блока 3 регистров 3,1-3.п. Для осуществления записи на управляющие входы блока 3 регистров 3.1-З.п поступает сигнал с выхода таймера 6,,задержанный в первой линии 7 задержки на время ri . Это время необходимо :для завершения переходных процессов в блоке 2 счетчиков-интеграторов 2.1-2,п. Таким образом, в течение текущего интервала времени в ячейках блока 3 регистров 3.1-З.п будет храниться величина электрической энергии, измеренная по каждому присоединению за все предшествующие интервалы времени. Эти ячейки опрашиваются коммутатором 4 по сигналу таймера б, задержанному в третьей линий 9 задержки на время гз п. Одновременно с опросом ячеек блока 3 регистров 3.1-З.п коммутатор 4 формирует номер опрашиваемого подканала информации и выставляет бит готовности. Вся указанная информация

записывается в регистр 10 по разрешающему сигналу коммутатора 4. При этом в регистре 10 формируется слово информации, состоящее из бита готовности, номера дат5 чика и значения электрической энергии, накопленное за все предшествующие, интервалы времени всего расчетного периода измерений. Поскольку в бит готовности первоначально всегда посылается коммута0 тором 4 единица, то этот же сигнал можно использовать для разрешения записи всей, информации в регистр 10. ;

Как только-бит готовности регистра 10 устанавливается е единичное состояние, де5 кодирующее устройство 19 обратного канала формирует: сигнал, по которому кодирующее устройство 15 прямого канала н а ч и н ае т. п ередачу содержимого регистра 10. Если передаивая через устройство пре0 образования сигналов прямого канала 16. усилитель мйщностй прямого канала 17, фильтр прямого канала 18 и электрическую

сеть информация будет воспринята аппара- . турой ПУ.как: правильная, то по электриче5 ской сети на. контролируемый пункт (КП) будет передана кодовая комбинация, подтверждающая правильность приема соответствующего сообщения..Эта комбинация, пройдя через фильтр 22, усилитель 21, уст-;

0 ройство преобразования20обратногркана:ла, поступит на декодирующее устройство

19, которое при этом сформирует сигнал,

который одновременно запрещает работу

кодирующего устройства 15прямого канала

5 и обнуляет бит готовности регистра 10. ... .Если переданная информация воспринимается аппаратурой ПУ как ошибочная, то бит готовности регистра 10 остается веди-; ничном состоянии при; наличии резерва по

0 пропускаемой способности каналов связи осуществляется повторная передача этой информации вплоть до ее смены следующим измерением энергии от другого датчика, :- . V .:v;. : . ;.:: ; . : . :; ..

5 Поскольку измерения электрической энергии передаются по каждому присоеди: . нению |;арастающим итогом, то при сбоях и отказах каналов длительностью, превышающей Т-интервал времени измерения энер0 гни, теряется возможность рассчитывать значение мощности за этот интервал време- ни, Однако при этом полностью сохраняется возможность на следующих интервалах времени передать по каналам связи нара5 стающее значение энергии по каждому контролируемому присоединению раздельно. Это обстоятельство является важным пре-;. имуществом рассматриваемого устройства, поскольку при этом достаточно просто ре- шаотся задача метрологической аттестации

измерительного тракта от блока преобразователей до выхода аппаратуры ПУ.

Экономическая эффективность применения устройства определяется рядом факторов: исключением потребности в дорогостоящих линиях связи; исключение затрат, связанных, с проведением строительно-монтажных работ по прокладке линий связи; возможностью организации удаленного контроля и управления энергетическими объектами, в частности, систем многотарифного учета потребления электроэнергии, отличающихся практически отсутствием других, кроме рассмотренных, каналов связи по сравнению с массовым числом точек учета.

формул а изо б ре тени я Многоканальное устройство для измерения электрической энергии и мощности, содержащее последовательно соединенные блок преобразования мощности, блок счетчиков-интеграторов, блок регистров памяти, включающий счетчик, генератор и блок

ключей, коммутатор и регистр, а также блок управления, состоящий из таймера, двух линий задержки, выходного регистра, выходы которого подсоединены к входам сброса и

разрешения блоков счетчиков-интеграторов и регистров памяти и к управляющему входу коммутатора, отличающееся тем, что, с целью расширения области применения за счет передачи полученных значений.

электрической энергии и мощности по электрической сети переменного тока, в него введены последовательно к регистру кодирующее устройство прямого канала, устройство преобразования сигналов прямого

канала, усилитель мощности прямого канала, фильтр прямого канала, а также декодирующее устройство обратного канала, устройство преобразования сигналов обратного канала, усилитель мощности обратного канала и фильтр обратного канала, при этом оба фильтра присоединены к электрической сети переменного тока напряжения до20кВ.

Использование: изобретение относится к области электротехники и может быть применено для измерения и учета электрической энергии и мощности и передачи данных по электрической сети переменного тока. Изобретение позволяет расширить область применения устройства за счет измерения с заданной периодичностью нарастающего от измерения к измерению Sxsi значения электрической энергии, позволяющее одновременно определять среднюю мощность за интервал измерения, а также передачу данных по электрической сети переменного тока. Сущность изобретения: в устройство, содержащее блок преобразователей мощности (1-1-1-п) блок счетчиков-интеграторов (2-1 -2-п), блок регистров памяти (3-1-3-п), включающий счетчик, генератор и блок ключей, блок управления (5). состоящий из таймера (6), двух линий задержки (7, 9). регистра введено последовательно к регистру подключенное кодирующее устройство прямого канала (15). устройство преобразования сигналов прямого канала