Устройство для измерения электрической энергии

257542 спуБлин 1 К 22 00 ПИСАН И РЕТЕНИ е 4;. ,Я Б,ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ И 3 ОБРЕТЕНИй И ОТНРЫТИИ И АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Киевский ордена Ленина политехнический.институт им. 50"летия Великой Октябрьской социалистическойреволюции(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗЮРЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ(57) Изобретение относится .к электроиэмерительной технике и может бытьиспользовано при построении счетчиков электроэнергии многофазной сети.Цель изобретения - повышение быстродействия устройства - достигается за счет введения блока 5 определения знака и блока 12 выборки и хранения информации, а также за счет того, что аналого-цифровой преобразователь б содержит регистр 7 последовательных приближений, цифроаналоговый преобразователь 8 и компаратор 9. На чертеже показаны измерительные преобразователи 1,1. 1.п напряжения, измерительные преобразователи 2,1,2 п тока (например, трансформаторы напряжения и тока), мультиплексоры 3 и 4, блок 10 обработки информации, источник 11 опорного напряжения Повьпцение быстродействия достигается за счет исключения из алгоритма работы блока 10 операции перемножения кодов, что обеспечивает либо повышение точности измерений, либо увеличение числа сдновременно обрабатываемых каналов измерения. 3 ил.1257Изобретение относится к электроизмерительной технике и может бытьиспользовано при построении счетчиков электроэнергии многофаэной сети,Цель изобретения - повыиение быстродействия устройства.На фиг. 1 представлена структурная схема устройства 1 на фиг.2(а-г),3(а-г) - варианты алгоритма работыблока обработки информации, 1 ОУстройство для измерения электрической энергии (фиг. 1) содержит измерительные преобразователи 1.11.п напряжения, измерительные преобразователи 2.1, , 2.п тока (например, трансформаторы напряжения итрансформаторы тока). Выходы измерительных преобразователей 1.11,пподключены к входам мультиплексора 3,а выходы измерительных преобразователей 2,1, ,2,п - к входам мультиплексора 4.Устройство содержит также блок 5определения знака, аналого-цифровойпреобразователь б, включающий регистр7 последовательных приближений,цифроаналоговый преобразователь 8 икомпаратор 9, блок 10 обработки информации, источник 11 опорного напряжения и блок 12 выборки-хранения, ЗОВыход мультиплексора 3 подключенк входу блока 5 определения знака(например, компаратор с нулевым порогом срабатывания) и к входу аналогоцифрового преобразователя (ЛЦП) б,Информационные выходы регистра 7 последовательных приближений подключенык входам цифроаналогового преобразователя (ЦАП) 8, выход которого подключен к второму входу компаратора 9,первый вход которого является входомАЦП 6. Выход компаратора 9 подключенк информационному входу регистра 7последовательных приближений, информационные выходы которого являютсяинФормационными выходами АЦП 6 Квходу опорного напряжения ЦАП 8 подключен выход мультиплексора 4, к дополнительному входу которого подключен вьгход источника 11 опорного напря-Ожения, к входу которого подключенвыход блока 5 определения знака, выход которого подключен также к входублока 10 обработки информации, выход .которого подключен к управляющему входу блока 12 выборки-хранения,выход которого подключен к дополнительному входу мультиплексора 3. К 542 адругому входу блока 12 выборки-хранения подключен выход ЦАП 8. К управляющим входам мультиплексоров 3 и 4подключены первый и второй выходыблока 10 обработки информации, квходам которого подключены информационные выходы АЦП 6.Устройство работает следующим образом,При включении. устройства блоком10 обработки информации вырабатывается адрес, поступающий на управляющие входы мультиплексоров 3 и 4. Врезультате выходной сигнал измерительного преобразователя 1.1 налряжения через мультиплексор 3 поступает на вход блока 5 определения знакаи на вход АЦП 6 (первый вход компаратора 9), а выход источника 11 опорного напряжения через мультиплексор4 подключается к входу опорногонапряжения ЦАП 8, Блок 5 определениязнака переключает источник 11 опорного напряжения на пглярность, соответствующую полярности выходного сигнала преобразователя 1,1.Далее блок 10 обработки информации вырабатывает сигнал, поступающийна стартовый вход регистра 7 последовательных приближений. В результатевходное измеряемое напряжение преобразователя 1.1 преоСразуется в цифоовой код. Блоком 10 обработки информации принимается сигнал о завершениипреобразования с выхода регистра 7последовательных приближений и сигнал знака измеряемой величины преобрабователя 1.1 с выхода блока 5 определенйя знака,Затем блоком 10 обработки информации вырабатывается адрес, поступающий на управляющие входы мультиплексора 4, В результате выходнойсигнал преобразователя 2.1 подключается к входу опорного напгяженияЦАП 8. На выходе последнего появляется аналоговое напряжение, пропорциональное произведению цифровогосигнала преобразователя 1.1 и аналогового (опорного) преобразователя2.1, т.е. сигнал, пропорциональныйизмеряемой мгновенной мощности Р,- И 1 который запоминается в блоке 12 выборки-хранения и полярностькоторого соответствует полярностисигнала преобразователя 2. 1, Управляющим сигналом с выхода блока 10обработки информации блок 12 выборки.информации вырабатывается адрес,поступающий на управляющие входы мультиплексоров 3 и 4. В результатевыходной сигнал блока 12 выборки-хракения через мультиплесор 3 поступает на вход блока 5 определения знакаи на вход АЦП 6 (первый вход компара Отора 9), а выход источника 11 опорного напряжения через мультиплексор 4подключается к входу опорного напряжения ЦАП 8. Блок 5 определениязнака переключает источник 11 опорно-.15го напряжения на полярность, соответствующую полярности сигнала блока 12выборки-хранения, Блоком 10 обработки информации вырабатывается сигнал,поступающий на стартовый вход регистра 7 последовательных приближений.В результате выходной сигнал блока12 выборки-хранения преобразуетсяв цифровой кад.С получением сигнала о завершении преобразователя с выхода регистра 7 последовательных приближенийблок 10 обработки информации принимает код, пропорциональный измеренноймощности, а также сигнал знака с выхода блока 5 определения знака, соответствующий полярности измеренноготока Кроме того, блок 12 выборкихранения переводится в режим выборки.Блоком 10 обработки информацииопределяется значение расхода активной энергии. Причем значение активной энергии за некоторый промежутоквремени Т определяется по выражениюь 1 =рс 1 с,40огде р(ь) - мгновенное значение мощности,Так как в предлагаемом устройствепроизводится преобразование информативных параметров в кад, та расходактивной энергии за время Т апределртся Т - шаг дискретизации,Ирйт) - кодовое значение мгновенной мощности в момент времени С, 55 Причем суммирование кодовьгх значений мгновенной мощ сти осуществляется с учетом знака. 4Аналогичным образом осуществляется измерение электрической энергиипо другим измерительным каналамустройства. Все действия блока 10обработки информации отражены в двухвариантах алгоритма. В первом варианте алгоритма (фиг, 2(а-г) предусмотрен прием блоком 10 обработки информации сигнала о завершении преобразования с выхода регистра 7 последовательных приближений (операции 6,13 первого варианта алгоритма). Вовтором варианте алгоритма (фиг.3(а-г)не предусматривается прием блоком 10сигнала о завершении преобразования.Предполагается, чта за время чтенияи запоминания знака напряжения илитана (операции 5, 11 второго варианта алгоритма) аналого-цифровой преобразователь 6 завершит преобразование входной аналоговой величины вцифровую.Повышение быстродействия устройства достигается за счет исключенияиз алгоритма работы блока 10 операции перемножения кодов, соответствующих напряжению и току, которая может по времени занимать да половиныи более общего времени выполненияцикла действия па обработке одного отсчета, Повышение быстродействия вданном случае позволяет либо повыситьточность измерения за счет более часньгх отсчетов, снижая погрешностьаппроксимации, либо увеличить числоодновременна обрабатываемых каналовизмерения,Формула изобретения Устройства для измерения электрической энергии, содержащее источник опорного напряжения, блок обработки инФормации, аналога-цифровой преобразователь, первый и второй мультиплексоры, входы которых соединены с выходами измерительных преобразователей напряжения и тока соответственно, выход первого мультиплексора подключен к входу аналого-цифрового преобразователя, выход которого соединен с входом блока обработки информации, первьш, второй и третий выходы которого.подключены к управляющим входам первого мультиплексора, второго мультиплексора и апалагзциФрового преобразователя, а т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия, н него3введены блок определения знака и блок выборки-хранения, а аналогоцифровой преобразователь содержит регистр последовательных приближений, цифроаналоговый преобразователь и компаратор, первый вход которого является входом аналого-цифрового преобразователя, второй вход подключен к выходу цифроаналогового преобразователя и входу блока выборки- хранения, а выход - к информационному входу регистра последовательных приближений, стартовый вход которого явл:.ется управляющим входом аналогоцифрового преобразователя, а выход - выходом аналого-цифрового преобразователя, управляющий вход блока выбор 1257542 6ки-хранения подключен к четвертомувыходу блока обработки информации,а выход - к дополнительному входупервого мультиплексора, вход блокаопределения знака соединен с выходомпервого мультиплексора, а выход -с дополнительным входом блока обработки информации и входом управле-,ния полярностью источника Ьпорнй.о10 напряжения, выход которого подключенк дополнительному входу второго мультиплексора, выход которого соединенс входом опорного напряжения цифроаналогового преобразователя, ив 5 орма 15 ционный вход которого подключен квыходу регистра последовательныхприближений.1257542 иг Составитель С.КабикТехред Л.Олейник Редактор М.Петр ректор А каз 4912/4 Тираж 728 Подсударственного комитета СССРелам изобретений и открытийосква, Ж, Раушская наб., д. 4/5 писное изводственно-полиграфическое пре яти ВНИИПИ по. 113035, жгород, ул. Проектная,