Устройство для измерения электрической энергии

) 252 7 97 2/18-2 1 21/О сп неннем заявки 3 Ъоударствеиный комитет СССР ао делам изобретений и открытий. Бюллетень Дата онубликования описания 08.01.8(71) Заявител Омский инс нженеро 4) УСТРОЙСТВО пепит . а(61) Дополнительное к ав (22) Заявлено 04,10,77 Изобретение относится к электроизмерительной технике, в частности, к устройствам для измерения электрическойэнергии в сетях переменного и постоянного тока различного назначения,5Известны устройства для раздельногоучета электроэнергии положительного иотрицательного направлений протекания,в одном из которых переменные напряжения и ток преобразуются в прямоугольные1 оимпульсы, раздельно поступающие на двавхода триггера. По конечному состояниютриггера определяется направление протекания электроэнергии и производитсяпереключение регистрирующих устройств Д 15Устройство может работать при ограниченном фазовом сдвиге между токоми напряжением, и при сдвигах фаз, близоких к 90, возможны ложные подключения. Кроме того, появляется дополнитель- оная погрешность, связанная с тем, чтопороговые уровни устройств, преобразующих синусоиды в прямоугольные напряжния всегда практически отличны от нуля,знодорожного транспорт Я ИЗМЕРЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОИЕРГИИ поэтому при изменении амплитуды ток появляется дополнительный фазовый сдвиг фронтов импульсов, что также ведет к ложным срабатываниям. Наконец, устройство не может работать в сетях с наличием постоянной составляющей в контролируемой сети,Из известных устройств наиболее близким по технической сущности является устройство, состоящее из переключателя полярности, у которого на входы поступают прямой и инверсный сигналы, пропорциональные мощности, а выход связан с интегратором. Выход последнего соединен с четырьмя пороговыми элементами, два из которых связаны со входами первого триггера, а два других через элемент ИЛИ со входом второго триггера. Выход первого триггера подключен к управляющему входу коммутатора полярности мопности и к первым входам двух схем совпадения, к выходу каждой из которых присоединено регистрирующее устройство, Выд второго триггера связан со.вторыми8251 1 О 45 50 3 70 входами схем совпадения 2). При работе данного устройства в обычном режиме напряжение на выходе интегратора изменяется в пределах +О,а при изменении направления протекания энергии оно возрастает до Ф Ц 4, или -Ц По этому призна ку срабатывает второй триггер, подключая другое регистрирующее устройство.Устройство имеет погрешность, свяэанНую с недоучетом энергии, протекающей во время изменения направления энергии. В течение времени, необходимого для снижении выходного напряжения интегратора от величины 0 до Оо энергии, не учитывается. Это время тем больше, чем больше разность опорных уровней Ц и Оо Возможность ее уменьшения ограничена ввиду малых уровней выходных напряжений операционных усилителей и, следовательно, ограничения возможностей регулирования интегратора. Второй недостатокок - незначительная пом ехоустойчивость.Пель предлагаемого изобретения - повышение точности и помехоустойчивости.,Бля этого в устройство для измерения электрчческой энергии, содержащее переключатель полярности мощности, выход которого соединен через интегратор с двумя пороговыми элементами, первый триггер, выход которого связан с управляющим. входом переключателя полярности мощности и с первыми входами двух схем совпадения, к выходу каждой из которых подключено регистрирующее устройство и второй триггер, выход которого присоединен ко вторым входам схем совпадения, и элемент ИЛИ, введены логический блок и дискриминатор длительности. При этом выходы первого и второго пороговых элементов соединены со входами логического блока и элемента ИЛИ, выход которого через дискриминатор длительности связан со входом второго триггера, причем выход второго триггера соединен с третьим входом логического блока, выход которого связан со входом первого триггера.Кроме того, дискриминатор длительности связан со вторым триггером через дополнительно введенный элемент ИЛИ, один вход которого соединен с выходом дискриминатора длительности непосредственно, а второй - через также введенный в устройство управляемый генератор.На фиг. 1 приведена функциональная схема предлагаемого устройства; на фиг,5 15 зо 25 зо З 5 40 2 и фиг. 3 показаны временные диаграммы, иллюстрирующие его работу.Устройство содержит переключатель1 полярности мощности, интегратор 2,пороговые элементы 3 и 4, логическийблок 5, первый триггер 6, элементыИЛИ 7 и 8, дискриминатор 9 длительности, управляемый генератор 10, второйтриггер 11, схемы 12 и 13 совпадения,регистрирующие устройства 14 и 15.На фиг. 2 и 3 обозначено Ор - напражение на входе интегратора; ц - напряжение на выходах первого и второго пороговых элементов соответств нно; 0, - .напряжение на выходе дискриминатора.длительности; Онапряжение на выходевторого триггера; 11 и 0 - напряжения на выходах схем совпадения, 01- -напряжение на выходе управляемого генератора,Устройство работает следующим образом.В первый момент времени переключатель 1 находится в положении, показанном на фиг, 1, ля упрощения предположим, что в пределах одного цикла интегрирования мощность не изменяется. Тогда на выходе интегратора 2 будет линейно изменяющееся напряжение, При достижении порогового значения +Ц на фиг. 2показано штрихами) срабатывает пороговыйэлемент 3 и через логический блок 5триггер 6 опрокидывается Триггер 11вэто время находится в состоянии 1",поэтому срабатывает схема 12 совпадения и на регистрирующее устройство 14поступает импульс, Одновременно переключатель 1 изменяет полярность входногосигнала, как это показано на фиг. 2сплошной линией (штриховой линией обозначена реальная мощность). Интегрирование ведется в противоположную. сторонудо уровня - Оз, после чего срабатывают пороговый элемент 4 и триггер 6, апереключатель 1 возвращается в исходное состояние. Аналогично интегрирование ведется в положительном направлении до уровня +1.) При этом импульсыпоступают по-прежнему на регистрирующее устройство 14, так как триггер 11своего состоянии не меняет.При изменении знака мощности в некоторый момент времени интегратор 2,как это показано на фиг. 2, изменяетнаправление интегрирования, Его выходное напряжение превышает уровень +Цотак как триггер 6 своего состояния неизменяет, На выходе порогового элемен 708251та 3 при этом появляется постоянное напряжение (фиг. 2). Этот сигнал через элемент ИЛИ 7 попадает на дискриминатор длительности 9, который реагирует на длительность импульса (,, превышаю щую максимально возможную, Дискриминатор 9 вырабатывает импульс, поступающий через схему ИЛИ 8 на триггер 11, изменяя его состояние. Выходной сигнал с триггера 11, поступая на логический блок 5, переключает триггер 6, Одновременно открывается схема 13 совпадения, с выхода которой импульсы поступают уже на регистрирующее устройство 1515 вплоть до новой смены направления протекания энергии.Если сигнал, пропорциональный мощности, исчезает (отсутствует поток энергии), выходное напряжение интегратора 2 из-за наличия дрейфа или. небольшого сме 20 щения постепенно достигает напряжения насыщения (фиг. 3), При этом один пороговый элемент находится в состоянии "О", второй в "1". Пискриминатор 9 формиру 25 ет импульс, запускающий через некоторое время управляемый генератор 10, Последний вырабатывает импульсы с большим периодом. Эти импульсы через элемент ИЛИ 8 периодически изменяют состояние30 триггера 1 1, поддерживая его в состоянии готовности к работе., Аналогично данное устройство работает при импульсной помехе, которая может опрокинуть триггер 11, При этом35 интегратор 2 меняет направление интегри, рования и выходит за пределы рабочей зоны, на что реагирует дискриминатор длительности 9, переводя триггер 11 через элемент ИЛИ 8 в рабочее состоя ние. Если и в этот момент придет помеха и триггер 11 не опрокинется, срабатывает генератор 10, формируя импульсы до тех пор, пока схема не установится в рабочее положение. Этим обеспечивается помехоустойчивость устройства при интенсивном действии помех.Введение дискриминатора 9 длительности позволяет повысить точность регистрации энергии, так как недоучет энергии во время переключения значительно уменьшается. Рабочий участок интегрирования можно расширить почти до зоны насыще- . ния операционного усилителя, что снижает время перехода в рабочую зону из насыщения и улучшает возможности регулирования устройства. Введение дискриминатора 9, управляемого генератора 10, элемента ИЛИ 8 позволяет, кроме того, намного увеличить помехоустойчивость устройства.Получаемый технико-экономический эффект от применения предлагаемого устройства состоит в повышении точности и помехоустойчивости, что позволяет применить его в сетях с большим уровнем помех, как это имеет место, например, на подвижном составе электрифицированных железных дорог.Формула изобретения1. Устройство для измерения электрической энергии, содержащее переключатель полярности мощности, выход которого соединен через интегратор с двумяпороговыми элементами, первый триггер,выход которого связан с управляющимвходом переключателя полярности мощности и с первыми входами двух схем совпадения, к выходу каждой из которых подключено регистрирующее устройство, второй триггер, выход которого присоединен ко вторым входам схем совпадения, и элемент ИЛИ, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и помехоустойчивости, введены логический блок и дискриминатор длительности, при этом выходы первого и второго пороговых элементов соединены со входами логического блока и элемента ИЛИ, выходкоторого через дискриминатор длительности связан со входом второго триггера,причем выход второго триггера соединенс третьим входом логического блока, выход которого связан со входом первоготригера,2, Устройство по и. 1, о т л и ч а ю -щ е е с я тем, что дискриминатор длительности связан со вторым триггеромчерез дополнительно введенный элементИЛИ, один вход которого соединен с выходом дискриминатора длительности непосредственно, а второй - через такжевведенный в устройство управляемый генератор.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Патент ФРГ Мо 2450252,кл. 8 013 21/00, опублик. 1976.2, Патент Швейцарии Мо 535435,кл 6 018 21/06, оцелик. 1973.708251 И ид Составитель В. Степановедактор Б, Павлов ТехредЛ. Алферова Корректс Решетник 77/39 Тираж 1019 ЦНИИПИ Государствен по делам изобретен 113035, Москва Ж Зак Подписноеого комитета СССРй и открытий5, Раушская наб., д. 4 ал ППЛ "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная. 4