Лічильник електроенергії

Счетчик электроэнергии, содержащий измерительный блок, в состав которого входят датчик тока и датчик напряжения, выходы которых соединены с информационными входами аналогового мультиплексора, выход которого подключен к усилителю, аналого-цифровой преобразователь, энергонезависимое запоминающее устройство и подключенную к нему и к измерительному блоку микроЭВМ, отличающийся тем, что в энергонезависимое запоминающее устройство введен дополнительный регистр для хранёния^параметра коррекции постоянного инструментального фазового сдвига между током и напряжением, а в измерительный блок - элемент дискретного задания коэффициента усиления, подключенный к усилителю, при этом вход аналого-цифрового преобразователя соединен с выходом усилителя. Изобретение относится к электронным микропроцессорным счетчикам электрической энергии. Известно устройство [1], содержащее датчики тока и напряжения, переключатель сигналов тока и напряжения, усилитель, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) и микропроцессорный блок. Переключатель обеспечивает попеременную подачу сигналов датчиков тока Vi и напряжения Уи'на вход усилителя, выход которого связан со входом АЦП. Выходные сигналы АЦП, представляющие собой значения напряжений Vi и Vu в цифровой форме, раздельно обрабатываются микропроцессором. Недостаток устройства - небольшой динамический диапазон измеряемых сигналов. Для расширения динамического диапазона без ухудшения точности измерений требуется применение датчиков с линейной характеристикой, а также АЦП и микропроцессора с повышенной разрядностью. Известно устройство [2], содержащее датчики тока и напряжения, ряд усилителей сигналов датчика тока для различных областей измерения, мультиплексор сигналов датчика напряжения и усилителей сигналов датчика тока, аналого-цифровой преобразователь и микропроцессорный блок. Мультиплексор обеспечивает попеременную подачу сигнала датчика напряжения Vu и сигнала усилителя Vi из выбранной области измерений на вход АЦП. Выходные сигналы АЦП обрабатываются микропроцессорным блоком с учетом интегральных параметров коррекции измеренной энергии, соответствующих различным диапазонам измерений. Указанные параметры хранятся в регистрах памяти устройства и определяются в процессе калибровки. Данное устройство взято за прототип. Недостатки устройства-прототипа: 1) отсутствие адаптации к расширению функциональных возможностей, например, для выдачи информации о величинах мощности, тока, напряжения; 2) отсутствие механизма компенсации фазо вой погрешности, обусловленной наличием в схе ме дополнительного инструментального фазового сдвига между сигналами тока и напряжения. Пог решность проявляется при появлении реактивнос ти в характере нагрузки. Задачей изобретения является расширение функциональных возможностей устройства, а также сохранение точности измерений при изменении характера нагрузки. Вышеуказанная задача решается тем, что в энергонезависимое запоминающее устройство введен дополнительный регистр для хранения параметра коррекции постоянного инструментального фазового сдвига между током и напря (21)94052289 (22)1105 1994 (24)15.09 2000 (31)93045930 (32)27.09.1993 ' (33) RU (46) 15.09 2000. Бюп. № 4, 2000 р. (72) Дружинін Леонід Фьодоровіч (RU), КІрілєнко Анатолій Гєоргієвіч (RU), Рубцов Юрій Фьодоровіч (RU), Урбан Віктор Апоплінарієвіч (RU) (73) Пєрмскоє отдєлєніє автоматізірованних сістєм об'єдінєнія научного пріборостроєнія і техно логій (RU) ,(56) 1. Заявка ФРГ, № 3414520, М. кл. G 01 R 21/133, публ. 24.10 1985. 2. US. Ne 4837504, М. кл. G 01 R 21/133. публ. см О 00 (М 27448 жением, а в измерительный блок - элемент дискретного задания коэффициента усиления, подключенный к усилителю, при этом вход аналогоцифрового преобразователя соединен с выходом усилителя. На чертежах представлены структурная схема счетчика (фиг. 1), распределение регистров энергонезависимого запоминающего устройства (ЭНЗУ) - фиг. 2, графические материалы, поясняющие механизм образования фазовой погрешности (фиг. 3...8). Счетчик содержит (фиг. 1) датчики тока 1 и напряжения 2, другие входные устройства 3 (например, узел нормирования сигналов тарифных градаций), аналоговый мультиплексор 4, усилитель 5 с элементом 6 дискретного задания коэффициента усиления, аналого-цифровой преобразователь 7. Указанные элементы образуют измерительный блок. Кроме того, счетчик содержит микроЭВМ, в состав которой входят порты ввода 8, 9 и вывода 10, 11, 12 цифровых сигналов, таймеры 13, 14, оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) 15, постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) 16 для хранения программ, дисплей 17, адаптер 18 для связи с поверочной аппаратурой и центральный процессор (ЦП) 19. В состав счетчика входит также энергонезависимое запоминающее устройство 20 для хранения счетчика ватт-часов и калибровочных параметров, в том числе дополнительный регистр 21 для хранения параметра коррекции постоянного инструментального фазового сдвига между током и напряжением. Информационные входы аналогового мультиплексора 4 соединены с выходами датчиков тока 1 и напряжения 2 и с выходами других устройств 3, управляющие входы соединены с выходами порта 10 вывода, а выход указанного мультиплексора подключен ко входу усилителя С, задание коэффициента усиления которого осуществляется сигналами с выходов порта 10 вывода, соединенных с управляющими входами элемента 6 регулирования коэффициента усиления. Выход усилителя 5 соединен со входом АЦП 7, на вход запуска которого подается сигнал с одного из выходов порта 10 вывода, выходы АЦП 7 подключены ко входам порта 8 ввода. Выходы портов ввода и входы портов вывода, также входы-выходы ОЗУ, ПЗУ, ЭНЗУ и входы таймеров 13, 14 соединены шиной адресов, данных и управления с центральным процессором 19, причем выходы портов 11, 12 вывода связаны со входами дисплея 17, а входы порта 9 ввода предназначены для подключения внешних управляющих сигналов. Выход сигнала синхронизации ЦП 19 соединен со входом синхронизации таймера 13, выход которого соединен со входом прерываний ЦП 19 и входом синхронизации таймера 14. Выход таймера 14 подключен ко входу адаптера 18, выходы которого предназначены для связи с внешним поверочным оборудованием. Электронные счетчики электроэнергии, как и другие приборы, содержат компоненты с неидеальными параметрами, в частности, трансформаторы тока и напряжения, усилители, разделительные конденсаторы и т. д. Разброс параметров компонентов создает ошибки в измерениях. Ком пенсация этих ошибок возможна с помощью введения отдельных корректирующих коэффициентов или, как у прототипа, с помощью интегрального корректирующего параметра. При работе счетчика на активную нагрузку интегральный корректирующий параметр позволяет устранить влияние всех погрешностей, в том числе, и погрешность инструментального фазового сдвига между током и напряжением, но, если в нагрузке появляется реактивность, то возникает ошибка, обусловленная инструментальным фазовым сдвигом. Рассмотрим механизм появления такой ошибки. Случай активной нагрузки. На эпюре фиг. 3 показано временное расположение сигналов тока и напряжения на нагрузке, а на эпюре 4 - временное расположение измеряемых сигналов. Активная мощность на нагрузке равна Рн = U * I, а измеренное значение активной мощности равно Путем ввода в вычислительный процесс корректирующего коэффициента К, равного К - I/cos 1, можно добиться соотношения Рвыч ~ Рн = Риэм К, где Рн - истинная мощность на нагрузке; U, I - действующие значения напряжения и тока; Риэм - измеренное значение мощности; cos фт - косинус угла инструментального фазового сдвига; К - корректирующий коэффициент; Рвьм - вычисленное значение активной мощности. Таким образом, погрешность, вызванная инструментальным фазовым сдвигом, в случае активной нагрузки, может быть ликвидирована. Случай нагрузки с индуктивным характером. На эпюре фиг. 5 показано временное расположение сигналов тока и напряжения на нагрузке, а на эпюре фиг. 6 - временное расположение измеряемых сигналов. Активная мощность на нагрузке равна Рн - U * і * cos ф, а измеренное значение активной мощности равно Риэм - U * I * COS (фт + ф), где ф - угол сдвига фазы между током и напряжением на нагрузке. Вычисленное значение мощности будет равно я Рвыч Риам где К I/cos фт; К, 27448 Р«ыч U * I * (COS фт * COS ф - или гиад = 20/256 = 0,078125 мс Sin фт*8ІПф)/СО8 фт, Величина задержки Т,ад равна откуда Тзад - Пзад * Nt, s Р*« « Рн - U * I * tg фт * sin ф, очевидно, что в этом случае истинное значение мощности на нагрузке неравно вычисленному значению мощности, что приводит к возникновению погрешности. Случай нагрузки с емкостным характером. На эпюре фиг. 7 показано временное расположение сигналов тока и напряжения на нагрузке, а на эпюре фиг. 8 - временное расположение измеряемых сигналов. Активная мощность на нагрузке равна Рм = U * I * cos (-Ф), а измеренное значение активной мощности равно Рм«м « U * I * COS (фт - ф). Вычисленное значение мощности будет равно Р*-ч=Риэм*К, ГДеК=1/СО8 фт, х Рвыч U * I * COS (фт -