Счетчик электроэнергии

/О Со АВТОРСКОМУ Т ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ(72) А.Х(. Виксна, Ю.П. Прокофьевс, М.А. Элстс, П.С. Бриедис и Г.Э,Пуц (7,1) Специальное конструкторское бюро научного приборостроения с .опытным производством Института ме ханики полимеров АН Латвийской ССР (53) 621.317.38(088.8)(56) 1. Авторское свидетельство СС .В 866491, кл. С 01 К 21/00, 1979.2 Авторское свидетельство СССР Х 974289, кл. С 01 К 21/00, 1980 (54)(57) 1. СЧЕТЧИК ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ содержащий преобразователи напряже ния и тока, два сумматора, два ком паратора, а также последовательно соединенные генератор тактовых импульсов, генератор случайных чисел и цифроаналоговый преобразователь, выход которого подключен к первым входам обоих компараторов, стробирующие входы которых соединены с выходом , генератора тактовых импульсов, а вторые входы - с выходами соответствующих сумматоров, первые входы которых подключены к выходу преобразователя напряжения, а вторые входы - к выходу .преобразователя тока, причем входы преобразователей напряжения и тока соединены соответственно с вход" ными шинами напряжения и тока, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерений, в него введены накапливающий сумматор и элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, входы которого подключены к выходам соответствующих компараторов, а выход - к тактовому, входу накапливающего сумматора, управляющий вход которого соединен с выходом второго компаратора, а информационный вход - с выходом генератора случайньм чисел,112818 2. Счетчик но и. 1, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения его функциональных возможностей путем учета различных режимов рекуперации электроэнергии, в него введены элементы И и ИЛИ, причем выход элемейта ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ под 1Изобретение относится к электро- измерительной технике, в частности к устройствам для измерения электрической энергии в электрических сетях с однополярным напряжением и 5 произвбльной формой тока, и может быть использовано для регистрации энергообмена на электроподвижных.составах и на объектах с автономным электропитанием, ОИзвестен .счетчик. электроэнергии, содержащий преобразователи напряжения и тока, интегратор, источник опорного напряжения переменной полярности, первый компаратор с узлом 5 положительной обратной связи, два резистора, два ключа, второй ксмпаратор, генератор тактовых импульсов два,элемента И, инвертор, реверсивный счетчик и цифровой индикатор 1- 20Данный счетчик отличается недостаточной точностью измерения, обусловленной адцитивными, мультипликативными и динамическими погрешностями его узлов, 25Наиболее близким к изобретению по технической сущности является стохастический сумморазностный ватт- метр, который может быть использован и в качестве счетчика электроэнергии, содержащий преобразователи тока и напряжения, два сумматора, два двухпороговых компаратора, реверсивный счетчик, блок цифрового отсчета (индикатор), счетчик, а35 также последовательно соединенные генератор тактовых импульсов, генератор случайных чисел (И - последовательностей), сумматор, блок управ" ляемых инверторов и цифроаналоговый40 преобразователь, прямой и инверсный выходы которого подключены соот" ветственно к первым и вторым входам обоих компараторов, третьи входы ключен к тактовому входу накапливающего сумматора через элемент И,другой вход которого соединен с выходом элемента ИЛИ, входы которогоподключены соответственно к входнойшине управления режимом рекуперации и к выходу второго компаратора,1которых соединены с выходами соответствующих сумматоров, выходы - со счетными входами реверсивного счетчика, а стробирующие входы - с выходом генератора тактовых импульсов и счетным входом счетчика, первый выход которого соединен с дополнительным входом сумматора, а второй выход - с управляющим входом реверсивного счетчика, выходы которого соединены с входами блока цифрового отсчета, причем первые входы обоих сумматоров подключены к выходу.преобразователя напряжения, а вторые входы. - к выходу преобразователя тока, а входы преобразователей напряжения и тока соединены соответст венно с входными шинами напряжения и тока 23.Известный счетчик характеризует-ся недостаточной точностью при опре,целении потребляемой энергии, которая получается суммированием оце-,нок мгновенных значений мощности.Кроме того, счетчик не имеет возможности учитывать возвращенную энергию при рекуперативном торможении, что существенно ограничивает его практическое применение в электротранспорте.Цель изобретения - повышение точности измерений и расширение функциональных возможностей .путем учета различных режимов рекуперации электроэнергии.Поставленная цель достигается гем, что в счетчик электроэнергии, :.одержащий преобразователи напряжения и тока, два сумматора, два ком" паратора, а также последовательно соединенные генератор тактовых импульсов, генератор случайных чисел и цифроаналоговый преобразователь, выход которого подключен к первым вхо3 11 дам обоих компараторов, стробирующие входы которых соединены с выходом генератора тактовых импульсов, а вторые входы - с выходами соответст" вующих сумматоров, первые входы которых подключены к выходу преобразователя напряжейия, а вторые входы - к выходу преобразователя тока, причем входы преобразователей напряжения и тока соединены соответственно с входными шинами напряжения и тока, введены накапливающий сумматор и элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, входы которого подключены к выходам соответствующих компараторов, а выход - к тактовому входу накапливающего сумматора, управляющий вход которого соединен с выходом второго компаратора, а информационный вход - с выходом генератора случайных чисел".Кроме того, в счетчик введены элементы Ии ИЛИ,причем выход элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ подключен к тактовому входу накапливающего сумматора через. элемент И, другой вход которого соединен с выходом элемента ИЛИ, входы которого подключены соответственно к входной шине управления режимов рекуперации и выходу второго компаратора.На чертеже приведена функциональная схема счетчика электроэнергии.Счетчик содержит преобразователь 1 напряжения и преобразователь 2 тока, входы которых являются входами устройства. Выход преобразователя 1 на пряжения подключен к первым (суммирующим) входам сумматоров 3 и 4, а выход преобразователя 2 тока - к второму (суммирующему) входу сумматора 3 и второму (вычитающему) 4 входу сумматора 4. Выходы сумматоров 3 и 4 подключены соответственно к первым входамкомпараторов 5 и б, к вторым входам которых подключен выход цифроаналогового преобразова теля 7, вход которого соединен с выходом генератора 8 случайных чисел, вход которого подключен к выходу генератора 9 .тактовых импульсов. Выход генератора 9 тактовых импульсов 5 подключен к стробирующим входам компараторов 5 и б, выходы которых. через элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ,ИЛИ 10 подключены к входу элемента И 1 1, к другому .входу которо го подключен выход элемента ИЛИ 12, входы которого нодключеиы соответственно к входной шине управления ре 28178 4жимом рекуперации и выходу компара-тора 6, который подключен также к управляющему входу накапливающегосумматора 13, к тактовому входу ко 5торого подключен выход элемента И 11Эа к информационному - выход генератора 8 случайных чисел.Счетчик работает следующим образом.Возможны следующие энергетическиережимы движения транспорта:а) движение с потреблением энергии от сети М(й) 5 0о) движение по инерции 1(Ф)О158) торможение двигателя с отдачейэнергии в сеть .1 ( О;г) торможение двигателя без отдачи энергии в сеть 1 Я) С О.В режимах а, б , и ъ сигнал ре 20куперации, поступающий с устройствуправления транспортного средства,соответствует логической единице,а в режиме 8 - логическому нулю.Входные преобразователи 1 напря 25жения и 2 тока преобразуют входныесигналы напряжения О и тока 1 внормированные напряжения, которыев сумматоре 3 суммируются, а в сумматоре 4 вычитаются. На выходе сум-,матора 3 имеется сигнал, который,30,0 меняется во времени согласно функцииб. И)=КО(С)+ Кд 1(1), а на выходесумматора 4 - сигнал, меняющийся вовремени согласно функции 3 (Ц=К,О(Ф)-К 1(1),где 0 - функция, описывающая вре 5 менную зависимость напряжения наНагрузке, 1 - функция, описывающаявременную зависимость тока вцепи нагрузки; К и К - масштабные коэффициенты.0 При этом 5+(С 5 (Цв режиме движе-ния ц,Б (1)(5в режиме движенияа и ъ и 5+(6)=5в режиме движения о,Под действием тактовых импульсов, вырабатываемых генератором 9,5 генератор 8 случайных чисел выдаетпоследовательность случайных чиселкоторые подаются на информа. цйонный вход накапливающего сумматора 13 и вход преобразователя 7,0 который подает на вторые входы компараторов 5 и 6 аналоговое значение, соответствующее случайномучислу,В момент стробирования 1 компа-,,15 раторы 5 и 6 сравнивают соответственно значения 5+(1 ) и 5 (ф) содним и тем же значениеми выдаютсоответствующие сигналы логическойЗаказ 9023/33 Тираж 710 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб д, 4/5Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная, 41128единицы или логического нуля на элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 10, которыйвырабатывает сигнал "1" при 5 Щ 1(5,11(резьбы движения а и ь ) или "1)"5в противоположном случае.При включенном режиме рекуперации элемент И 11 выдает командуприбавить к коду, хранящемуся в накапливающем сумматоре 13, значение 1 Ослучайного числа при условииВ.(1.)( С 5 (1 ) или 5 ( )(. (8 (;),Выходной сигнал компаратора 6определяет знак случайного числа:"+", если5 (К ) или "-", если 1( 5. Значение суммы в накапливающем сумматоре 13 соответствует значению потребляемой электро"энергии во время измерения,Счетчик электроэнергии формируетрезультат измерения в виде суммыЕ:Хк.ргде . и - число тактов измерения ЗО0 в остальных случаях и включенном режиме рекуперации.Если не включен режим рекуперации (на входной шине управления режимом рекуперации "0"), устройство регистрирует только поток электро 35 энергии от сети, так как при знаке "-". выходной сигнал элемента ИЛИ 12 при помощи элемента И 11 блокирует тактовый вход накапливающего сумма 40 тора 13, Таким образом, при электромагнитном торможении двигателем, когда энергия создаваемая мотором в режиме генератора, не отдается в 178 6сеть, а гасится на гасящих резисторах, она счетчиком не учитывается.В предлагаемом устройстве повышается точность измерения электроэнергии за счет осуществления эфФективного стохастического квантования, характеризующегося. минимальной статической погрешностью при отсутствии априорной информации о распределении преобразуемого сигнала.Статистическая погрешность оценки О(+ )1(Ф,. имеет случайный характер и определяется дисперсией оценки, а, так как потребляемая мощность определяется суммированием оценоклР(1 ), то погрешность конечного ре 3зультата измерения определяетсял средней дисперсией оценки Р(1).Средняя дисперсия оценки Р 1 )3 у предлагаемого регистратора энергообмена райна 0,1833 А (А - диапазон. преобразуемой величины), а у известного 0,2458 А . Следовательно, средняя дисперсия оценки Р(1 )3 у предлагаемого счетчика на"253 меньше, чем у известного, что является подтверждением повышения точности регистрации.Кроме того, предлагаемое устройство имеет возможность учитывать возвращаемую энергию при рекуперативном торможении, что существенно расширяет его практическое применение в электротранспорте. Предлагаемое устройство может применяться для учетапотребляемой .электроэнергии электроподвижного транспорта с целью повышения мастерства водителей по крите"рию минимальнои, потребляемой элек.троэнергии. Результаты измерений могут использоваться в автоматизированных системах управления и дляпремирования водителей, владеющихэнергоэкономной ездой.