NO862683L

NO862683L - STATIC ELECTRIC ELECTRIC FOR MEASURING POWER AND ENERGY EXTENDED FROM A POWER SUPPLY NETWORK.

Info

Publication number: NO862683L
Application number: NO862683A
Authority: NO
Inventors: Kurt Serup; Joergen Lauritzen; Frank Pedersen
Original assignee: Total Electronic Enterpr As
Priority date: 1984-11-20
Filing date: 1986-07-02
Publication date: 1986-07-02
Also published as: NO862683D0

Description

Oppfinnelsen angår et apparat av den i krav l's innledning angitte art. The invention relates to an apparatus of the kind specified in the introduction of claim 1.

Fra GB-patentsøknad nr. 2.061.641 er kjent en slik anordning, som har som formål å bestemme spisseffekten for hver av fasene i et trefasenett og for inn- og utkopling av forbrukere på hver av fasene slik at en forutbestemt maksimumsbelastning pr. fase ikke overskrides. From GB patent application no. 2,061,641 such a device is known, the purpose of which is to determine the peak power for each of the phases in a three-phase network and for connecting and disconnecting consumers on each of the phases so that a predetermined maximum load per phase not exceeded.

Fra GB-patentsøknad nr. 2.046.925 er det kjent et målesystem, som tjener som en tilleggsenhet til en konvensjonell Ferrari-måler, hvilken enhet gjør det mulig å registrere forbruket etter tre eller flere forskjellige tariffer slik at forbruket kan prises forskjellig i avhengighet av når forbruket finner sted. From GB patent application No. 2,046,925 a metering system is known, which serves as an additional unit to a conventional Ferrari meter, which unit makes it possible to record the consumption according to three or more different tariffs so that the consumption can be priced differently depending on when consumption takes place.

Oppfinnelsen har til formål å tilveiebringe et apparat av den beskrevne art, som sikrer en korrekt måling av det faktiske forbruk selv om det på de enkelte fasene innkoples periodiske belastninger og som er vedlike-holdsfri i den forstand at den ikke i motsetning til konvensjonelle Ferrari-målere krever regelmessige, grundige service-ettersyn og over-haling av slitte komponenter samt justering. The purpose of the invention is to provide a device of the type described, which ensures a correct measurement of the actual consumption even if periodic loads are connected to the individual phases and which is maintenance-free in the sense that, unlike conventional Ferrari meters require regular, thorough service inspections and overhaul of worn components as well as adjustment.

Dette formålet tilveiebringes som angitt i krav l's karakteristiske del ved at detekteringsfrekvensen er uavhengig av nettfrekvensen, og at detekteringsrekkefølgen av fasene er randomisert, idet disse forhånds-anstaltningene forhindrer at man kan synkronisere en belastning, f.eks. et varmelegeme med måleren og derved unngå at det virkelige forbruk registreres. This purpose is achieved as stated in the characteristic part of claim 1 by the fact that the detection frequency is independent of the mains frequency, and that the detection order of the phases is randomised, these pre-measures preventing a load from being synchronized, e.g. a heater with the meter and thereby avoid the real consumption being recorded.

For å unngå unøyaktige målinger på grunn av elding eller temperaturdrift til komponentene, kan apparatet være innrettet for selvkalibrering som angitt i krav 2. En hensiktsmessig utforming av selvkalibreringsorganene er angitt i krav 3. In order to avoid inaccurate measurements due to aging or temperature drift of the components, the device can be designed for self-calibration as stated in claim 2. An appropriate design of the self-calibration means is stated in claim 3.

En utførelse av apparatet ifølge oppfinnelsen er skjematisk vist på tegningen og skal beskrives nærmere i det påfølgende under henvisning til tegningen. An embodiment of the device according to the invention is schematically shown in the drawing and will be described in more detail below with reference to the drawing.

På tegningen er vist et strømforsyningsnett representert ved tre fase-ledere R, S og T og en nulleder N. I hver faseleder er innskutt et signalkondisjoneringskretsløp hhv. 10, 11 og 12, og hver av disse kretsene er dessuten forbundet med nullederen og avføler fasespenningen over ohmske spenningsdelere og fasestrømmene gjennom måletransformatorer og omformer disse størrelsene til spenningssignaler med ett for de påfølgende kretser akseptabelt nivå. De således kondisjonerte signaler tilføres parvis en multiplekser 13, som overfører signalene pr. fase med tidsforskyvning i forhold til hverandre til en multiplikator 14. I denne dannes produktet av strøm og spenning for hver fase. Disse produkter tilføres en RMS-omformer anbrakt i en multiplikator 14, som avgir en spenning, hvis størrelse er uttrykk for øyeblikkseffekten i en angjeldende fase. Denne spenningen tilføres en spenning/frekvensomformer 15, idet følgende kalt en V/F-omformer, hvis utgangssignal er en pulsrekke med en frekvens, som er proporsjonal med det på inngangen påtrykte spenningssignal. Denne pulsrekken føres som inngangssignal til en mikroprosessor 16, i hvilken der foregår en opptelling av antall pulser pr. sekund fra V/S-omformeren. Dette antallet er uttrykk for øyeblikkelig effekt. Mikroprosessoren 16 multipliserer effektuttrykket med en tidsfaktor og resultatet av denne multiplikasjonen er et uttrykk for den forbrukte energimengden. Dette uttrykket for den forbrukte energimengden lagres i lageret 18 og adresseres her til tidligere beregnede forbrukte energi-mengder. Lageret 18 inneholder således det samlede registrerte forbruk. Mikroprosessoren 16 styrer også via en adressebuss 17 signaloverføringen fra signalkondisjoneringskretsene 10, 11 og 12 til multiplekseren 13. Denne overføringen foregår sekvensielt med tilfeldig varierende rekkefølge og med en frekvens, som er uavhengig av nettfrekvensen. Derved gjøres det umulig for en forbruker å unndra seg registreringen av forbruket ved å synkronisere tilslutning av belastningen til nettet med målersystemet. The drawing shows a power supply network represented by three phase conductors R, S and T and a neutral conductor N. In each phase conductor is inserted a signal conditioning circuit or 10, 11 and 12, and each of these circuits is also connected to the neutral conductor and senses the phase voltage via ohmic voltage dividers and the phase currents through measuring transformers and converts these quantities into voltage signals with a level acceptable to the following circuits. The thus conditioned signals are supplied in pairs to a multiplexer 13, which transmits the signals per phase with a time shift relative to each other to a multiplier 14. In this, the product of current and voltage is formed for each phase. These products are supplied to an RMS converter placed in a multiplier 14, which emits a voltage, the size of which is an expression of the instantaneous power in a relevant phase. This voltage is supplied to a voltage/frequency converter 15, the following being called a V/F converter, whose output signal is a pulse train with a frequency that is proportional to the voltage signal applied to the input. This series of pulses is fed as an input signal to a microprocessor 16, in which a count of the number of pulses per second from the V/S converter. This number is an expression of immediate effect. The microprocessor 16 multiplies the power expression by a time factor and the result of this multiplication is an expression of the amount of energy consumed. This expression for the consumed amount of energy is stored in the storage 18 and is addressed here to previously calculated consumed amounts of energy. The warehouse 18 thus contains the total registered consumption. The microprocessor 16 also controls via an address bus 17 the signal transmission from the signal conditioning circuits 10, 11 and 12 to the multiplexer 13. This transmission takes place sequentially with randomly varying order and with a frequency that is independent of the mains frequency. This makes it impossible for a consumer to evade the registration of consumption by synchronizing the connection of the load to the grid with the meter system.

Den sekvensielle signaloverføringen bevirker at det skjer en registrering av effektforbruket på alle tre faser. Det totale energiforbruket beregnes som summen av forbruket på de enkelte faser. The sequential signal transmission results in a recording of the power consumption on all three phases. The total energy consumption is calculated as the sum of the consumption of the individual phases.

For å sikre at en allerede foretatt registrering av effektforbruket bevares selv om spenningsforsyningen avbrytes, overføres disse dataene til et lager 18 med tilfeldig adgang (direktelager), hvilket lager er således innrettet at de lagrede data opprettholdes selv om den for-syningsspenningen, som det får tilført, svikter. Det lagrede energiforbruket kan avleses ved aktivering av en kontakt 19, hvorved mikroprosessoren 16 får tilført en puls og av denne bringes til å overføre det i lageret akkumulerte energiforbruk til en utleseenhet 20, som tilsvarer telleverket i en konvensjonell elektrisitetsmåler. In order to ensure that an already made recording of the power consumption is preserved even if the voltage supply is interrupted, this data is transferred to a storage 18 with random access (direct storage), which storage is arranged in such a way that the stored data is maintained even if the supply voltage, which it receives supplied, fails. The stored energy consumption can be read by activating a contact 19, whereby the microprocessor 16 is supplied with a pulse and is caused by this to transfer the energy consumption accumulated in the storage to a readout unit 20, which corresponds to the counter in a conventional electricity meter.

De i målesløyfen inngående analoge komponenter, dvs. multiplekseren 13, multiplikatoren 14 med dens RMS-omformer og V/F-omformer 15 er utsatt for elding og temperaturdrift, da elektrisitetsmåleren ofte er anbrakt i omgivelser hvor temperatur og luftfuktighet varierer sterkt. Det er derfor viktig å treffe foranstaltninger for å forhindre at disse fenomenene skal påvirke målenøyaktigheten. Til dette formål finnes en referansespenningskilde 21, som er bygt opp omkring en halvleder-referansediode med meget lav temperaturdrift og stor langtidsstabilitet. Ved hjelp av denne spenningsreferansen foretas ved start av apparatet og deretter med mellomrom, f.eks. på en halv time, en selvkalibrering av apparatet. Dette skjer ved at mikroprosessoren til multiplekseren 13 avgir et styresignal, som bevirker at alle inngangene til multiplekseren avbrytes, hvoretter signalet til V/F-omformeren 15 måles. Dette signalet er da uttrykk for systemets nullpunkts feil. Mikroprosessoren avgir nå til multiplekseren et nytt styresignal, som bevirker at referansespennings-kilden tilsluttes multiplekseren og det foretas en ny måling av signalet fra V/F-omformeren. På basis av disse målingene og en referanseeffekt programmert inn i lageret 18 ved produksjon av måleren, som svarer til referansespenningen, er det mulig nå å beregne det antall pulser fra V/F-omformeren som svarer til f.eks. 0,1 kwt og denne verdien lagres i lagert 18. The analog components included in the measuring loop, i.e. the multiplexer 13, the multiplier 14 with its RMS converter and V/F converter 15 are exposed to aging and temperature drift, as the electricity meter is often placed in environments where temperature and humidity vary greatly. It is therefore important to take measures to prevent these phenomena from affecting measurement accuracy. For this purpose, there is a reference voltage source 21, which is built around a semiconductor reference diode with very low temperature operation and great long-term stability. With the help of this voltage reference, when starting the device and then at intervals, e.g. in half an hour, a self-calibration of the device. This happens by the microprocessor of the multiplexer 13 issuing a control signal, which causes all the inputs to the multiplexer to be interrupted, after which the signal to the V/F converter 15 is measured. This signal is then an expression of the system's zero point error. The microprocessor now issues a new control signal to the multiplexer, which causes the reference voltage source to be connected to the multiplexer and a new measurement of the signal from the V/F converter is made. On the basis of these measurements and a reference power programmed into the storage 18 when producing the meter, which corresponds to the reference voltage, it is now possible to calculate the number of pulses from the V/F converter which corresponds to e.g. 0.1 kw and this value is stored in warehouse 18.

Ved hjelp av denne kalibreringsprosedyren, som bygger på referanse-spenningens nøyaktighet og kjennskapet til den tilsvarende referanse-effekten, blir elektrisitetsmåleren således fortløpende automatisk rekali-brert/justert slik at alder og temperaturdrift ikke får noen innflytelse på målesystemets langtidsnøyaktighet. With the help of this calibration procedure, which is based on the accuracy of the reference voltage and the knowledge of the corresponding reference effect, the electricity meter is thus continuously automatically recalibrated/adjusted so that age and temperature drift have no influence on the long-term accuracy of the measuring system.

Claims

1. Static, electrical device for measuring and recording power and energy taken by a consumer from a power supply network and containing means for periodic detection of each phase's current and voltage as well as means for transforming the power expression thus provided into voltage pulses, which are supplied with a voltage/f r equation transformers, whose output frequency at all times represents the extracted power, characterized in that the detection frequency is independent of the mains frequency and that the sampling order of the phases is randomized.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that they contain means for storing programs for the self-calibration based on a built-in reference voltage source.

3. Apparatus according to claim 2, characterized in that self-calibration means are arranged to periodically interrupt the phase conductors from the apparatus and measure the voltage/f frequency converter's output signal and to then connect the voltage reference source with the detection means and repeat the measurement, as well as to calculate, on the basis of the reference voltage source's known power equivalent at all times relevant calibration factor to measure the system.