CH621631A5 - - Google Patents

Description

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Messein- 65 richtung zur Ermittlung des Effektivwertes der Leistung zu schaffen, die einfach ist und sich auch dann durch eine grosse Messgenauigkeit auszeichnet, wenn der Effektivwert über eine sehr lange Berechnungsperiode, beispielsweise über einen Monat oder ein Jahr, ermittelt wird.

Die Erfindung besteht in den im Kennzeichen des Patentanspruches 1 angegebenen Merkmalen.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Prinzipdarstellung einer Messeinrichtung und

Fig. 2 ein Leistungs-Zeit-Diagramm.

In der Fig. 1 bedeutet 1 einen Verbraucher, der elektrische Energie aus einem Energieverteilungsnetz 2 bezieht. Mit einem Elektrizitätszähler 3 wird diese Energie gemessen. Das Zählwerk des Elektrizitätszählers 3 ist mit einem Impulsgeber 4 verbunden, der jeweils nach dem Verbrauch einer bestimmten Energiefestmenge, beispielsweise einer Kilowattstunde, einen Festmengenimpuls erzeugt. Diese Festmengenimpulse steuern ein Gerät 5, das baulich mit dem Elektrizitätszähler 3 vereinigt sein kann und aus einem Mess- und Rechenglied 6 sowie einem Summierglied 7 besteht. Das Summierglied 7 ist vorteilhaft ein in kW geeichtes Zählwerk und wird im folgenden Summierzählwerk genannt.

Das Mess- und Rechenglied 6 bildet jeweils nach dem Auftreten eines Festmengenimpulses eine zum Kehrwert des zeitlichen Abstandes dieses Festmengenimpulses zum vorangehenden Festmengenimpuls proportionale Messgrösse. Im Summierzählwerk 7 werden diese Messgrössen aufsummiert. Vorzugsweise weist das Mess- und Rechenglied 6 einen Mikroprozessor auf, der den zeitlichen Abstand zwischen jweils zwei aufeinanderfolgenden Festmengenimpulsen durch Vergleich mit der als Zeitbasis dienenden Netzfrequenz des Energieverteilungsnetzes 2 ermittelt und den Kehrwert dieses Abstandes berechnet. Der berechnete Kehrwert kann einem Speicher zugeführt werden, dessen Speicherinhalt in festen Blöcken entleert und in das Summierzählwerk 7 eingegeben wird. Selbstverständlich kann auf den genannten Speicher auch verzichtet und das Summierzählwerk 7 nach jedem Festmengenimpuls um einen dem Kehrwert entsprechenden Bertrag weitergeschaltet werden.

Das Summierzählwerk 7 des Gerätes 5 steht über einen Nachrichtenkanal 8 mit einem Auswerteglied 9 in Verbindung. Der Nachrichtenkanal 8 kann aus einer bekannten Zählerstandübertragungseinrichtung, welche den Zählerstand am Ende der Berechnungsperiode über das Energieverteilungsnetz 2 oder über eine gesonderte Leitung überträgt, oder auch aus einer anderen geeigneten Nachrichtenverbindung bestehen.

In der Fig. 2 bedeutet 10 eine Lastkurve, die den Verlauf der Leistung P in Funktion der Zeit t über eine längere Berechnungsperiode T darstellt. Durch schraffierte Flächen sind Energiefestmengen E0 angedeutet, die vom Verbraucher 1 in Zeitintervallen Atj bezogen werden. Die mittlere Leistung innerhalb eines Zeitintervalles At; ist mit P; bezeichnet.

E

Es gilt die Beziehung P; = —0 Atj

Im folgenden wird die Differenz zwischen den Zählwerkständen des Summierzählwerkes 7 am Ende und zu Beginn der Berechnungsperiode T als Messwert Z bezeichnet. Dieser Messwert Z entspricht den auf kumulierten Werten der über die

2

Zeitintervalle Atj gemittelten Leistung P;: Z = ; P;

Im Auswerteglied 9 wird aus dem Messwert Z die Grösse gebildet. Diese Grösse entspricht dem Effektivwert Peff der Leistung P, denn es ist

z-f P,,f Ä=i_f fS,V.4ti,J_Tpl(t).dt ' At, E„1 l At,I E. !

und somit ijP2(t) -dt = Peff

621 631

Der für die bezogene Energie E zu bezahlende Betrag K kann z.B. nach der Formel

K = a.E + b,

,T.Pe[f = a.E(

j i b . Peff a p

10

Nimmt man als Beispiel eine Energiefestmenge von E0 = 1 kWh, einen monatlichen Verbrauch von E = 500 kWh und eine Berechnungsperiode T von einem Monat an, so wird der Messwert Z durch 500 Inkremente gebildet. Der Ersatz dieser Summe durch das Integral ist also in der Praxis mit genügender 15 Genauigkeit gewährleistet.

ermittelt werden, wobei a und b Proportionalitätsfaktoren und P der arithmetische Mittelwert der Leistung bedeuten.

Der Energiepreis je kWh steigt nach dieser Formel mit p

zunehmendem Wert von —=£- = KF

wobei Kf den Formfaktor der Lastkurve 10 bedeutet. Der Formfaktor KF ist gleich 1, wenn der Verbraucher seine Energie bei konstanter Leistung bezieht. Praktisch ist der Formfaktor KF immer grösser als 1.

C

1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

1. 621 631

   2

   PATENTANSPRÜCHE 1. Messeinrichtung zur Ermittlung des Effektivwertes der Leistung eines Energieverbrauchers über eine Berechnungsperiode, gekennzeichnet durch einen einem Verbrauchszähler (3) zugeordneten Impulsgeber (4) zur Erzeugung von Festmengen- 5 impulsen, von denen jeder den Verbrauch einer vorbestimmten Energiefestmenge (E0) darstellt, durch ein an den Impulsgeber

   (4) angeschlossenes Mess- und Rechenglied (6) zur Bildung von dem Kehrwert j der Zeitabstände (Atj) zwischen den ein- 10 zelnen Festmengenimpulsen proportionalen Messgrössen

   (p; = —0 ), durch ein Summierglied (7) zum Aufsummieren der

   E 15

   Messgrössen |Pj = —°J und durch ein Auswerteglied (9) zur

   Bildung des Effektivwertes Peff der Leistung nach der Beziehung

   Peff wobei E0 die Energiefestmenge, T die Dauer der Berechnungs periode und Z die Summe der Messgrössen ^P; = -~°j bedeutet.
2. 2. Messeinrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Summierglied (7) ein Zählwerk ist, das über einen Nachrichtenkanal (8) mit dem Auswerteglied (9) in Verbindung steht. 30
3. 3. Messeinrichtung nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Mess- und Rechenglied (6) einen Mikroprozessor aufweist.

   25

   35

   Messeinrichtung zur Ermittlung des Effektivwertes der Leistung eines Energieverbrauchers über eine Berechnungsperiode

   Die Lieferanten elektrischer Energie sind bestrebt, die Energieverbraucher zu einer zeitlich konstanten Leistungsbean- 40 spruchung anzuhalten. Sie wenden daher Tarife an, die sich aus einem von der bezogenen Energie abhängigen Glied und aus einem von der Leistung abhängigen Glied zusammensetzen.

   Es wurde gefunden, dass sich der Effektivwert oder quadratische Mittelwert der Leistung sehr gut als Tarifgrösse zur 45 Bestimmung des von der Leistung abhängigen Gliedes eignet.

   Der Effektivwert yeff oder quadratische Mittelwert einer zeitabhängigen Grösse y ist bekanntlich definiert zu yeff = \!y J y

   50

   (t)dt wobei T die Integrationsdauer und t die Zeit bedeutet.

   Zur Ermittlung des Effektivwertes der Leistung eines Ener- 55 gieverbrauchers kann die Leistung mit einem Leistungsmessumformer kontinuierlich gemessen, mit einem Quadrierglied ein zum Quadrat der Leistung proportionales Signal und mit einem Kondensator das Zeitintegral dieses Signals gebildet und schliesslich der Effektivwert der Leistung gemäss der oben angegebenen Formel aus dem Zeitintegral berechnet werden.

   Eine solche Methode liefert jedoch nur befriedigend genaue Messresultate, wenn der Effektivwert über eine verhältnismässig kurze Berechnungsperiode ermittelt wird.