DE2305455A1 - Maximumverbrauch-ueberwachungsvorrichtung - Google Patents

Maximumverbrauch-ueberwachungsvorrichtung

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DE2305455A1 DE19732305455 DE2305455A DE2305455A1 DE 2305455 A1 DE2305455 A1 DE 2305455A1 DE 19732305455 DE19732305455 DE 19732305455 DE 2305455 A DE2305455 A DE 2305455A DE 2305455 A1 DE2305455 A1 DE 2305455A1
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Description

  • "Maximumverbrauch-Überwachungsvorrichtung" Die Erfindung betrifft eine Maximumverbrauch-Überwachungsvorrichtung, d.h. eine Vorrichtung zur Überwachung der Einhaltung eines vorgegebenen Maximalverbrauches an elektrischer Energie während einer festen Meßperiode, mit einer elektrischen Leistungsmeßeinrichtung, einen die Leistung über die feste Meßperiode zur Ermittlung des Gesamtverbrauches integrierenden, am Ende jeder Meßperiode automatisch auf Null zurückgestellten Integrator und wenigstens einer an den Integrator angeschlossenen Vergleichseinrichtung, die, sobald die Gefahr besteht, daß am Ende der Meßperiode der Istverbrauch höher liegen wird als der vorgegebene Maximalverbrauch, über Relais gewisse Verbrauchergruppen abschaltet.
  • Eür mittlere und größere Abnehmer elektrischer Energie ist der gebräuchlichste Tarif der sogenannte Maximumtarif, wobei als Bemessungsgrundlage ein gewisser Maximalverbrauch während einer vorgegebenen Meßperiode (im allgemeinen 15 Minuten) dient. Dabei kann der statistische Mittelwert der jeweiligen Verbrauchswerte während der Meßperioden als Grundlage für den zu zahlenden KilQ-wattstundentarif dienen oder aber es kann auch vorgesehen sein, daß der Abnehmer lediglich eine bestimmte Maximalleistung während der Meßperiode abnehmen darf und bei jeder Überschreitung für jede Meßperiode, in der eine derartige Überschreitung festgestellt wird, relativ hohe Sonderzahlungen leisten muß. In jedem Fall ist es somit notwendig, eine Vorrichtung zur Überwachung der Binhaltung eines vorgegebenen Maximalverbrauches an elektrischer Energie zu besitzen.
  • Die bislang bekannten Vorrichtungen dieser Art weisen sehr komplizierte Stufengetriebe auf, um aus den jeweiligen Verbrauchswerten die integrierte Arbeitsleistung zu bilden und gegebenenfalls einzelne Verbrauchergruppen abschalten zu können. Da es hinsichtlich des etwaigen Abschaltens einzelner Verbrauchergruppen selbstverständlich darauf ankommt, in welchem Maß und zu welchem Zeitpunkt der Meßperiode die Istarbeit die vorgesehene Sollarbeit übersteigt, sind Zeitschaltnocken vorgesehen, die im allgemeinen nur nach den Bestellangaben des jeweiligen Benutzers festgelegt werden können und sich nachträglich vom jeweiligen Benutzer nicht mehr ändern lassen.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Maximumverbrauch-Überwachungsvorrichtung zu schaffen, die es bei einfachstem Aufbau ohne komplizierte Getriebe od.dgl. gestattet, die Einhaltung des vorgegebenen Naximalverbrauchs zu überwachen und es dabei insbesondere ermöglicht, eine Vielzahl von selektiv einzelne Verbrauchergruppen ausschaltenden Vergleichse inrichtungen vorzusehen, die sich in einfacher Weise vom Verbraucher selbst einstellen lassen.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe ist eine Vorrichtung der eingangs genannten Art gemäß der Erfindung kennzeichnet durch einen Strom-Spannungs-Umwandler zur Erzeugung eines zum Verbraucherstrom proportionalen ersten Spannungssignals, eine Spannungssignal-Sinrichtung zur Erzeugung eines der gleichzeitig vorhandenen Spannung proportionalen zweiten Spannungssignals, eine analog arbeitende elektronische Nultipliziereinrichtung, an deren beide Eingänge die genannten ersten und zweiten Spannungssignale angelegt sind, einen dem Ausgang der Multipliziereinrichtung nachgeschaltetenklektronischen Integrator sowie wenigstens eine elektronische Vergleichsschaltung, deren einer Eingang mit dem Ausgang des Integrators und der-en anderer Eingang mit einer, eine zeitabhängige Vergleichsspannung erzeugenden Referenzquelle verbunden ist.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung läßt sich - abgesehen von einigen Schaltern, die jedoch ihrerseits ebenfalls als elektronische Schalter ausgebildet sein könnten - auf rein elektronischem Weg ohne mechanisch bewegte Teile aufbauen, wobei die einzelnen Baugruppen aus handelsüblichen IC-Bauteilen aufgebaut werden können.
  • Dadurch ergibt sich eine Vorrichtung, die wesentlich kleiner und infolge des Verzichts auf mechanisch bewegte Teile auch wesentlich robuster und störunanfälliger ist als die bislang verwendeten Maximumüberwachungsvorrichtungen.
  • Bei Verwendung für Netz systeme mit mehreren Phasen können den Strom- und Spannungswerten in jeder Phase proportionale Deilströme gleichgerichtet und gruppenweise zu zwei Gesamtströmen überlagert werden, deren jeweiliger Spannungsabfall an einem festen Widerstand die an die Eingänge der Multipliziereinrichtung anzulegenden ersten und zweiten Spannungssignale liefert.
  • Mit besonderem Vorteil kann sowohl der Strom-Spannungsumwandler als auch die Spannungssignaleinrichtung für jede Phase Übertragungstransformatoren mit nachgeschalteten Gleichrichterschaltungen für die Teilströme auf der Sekundärseite enthalten, so daß die erfindungsgemäße Vorrichtung galvanisch vom Verbrauchernetz entkoppelt ist. Die Primärwicklungen der Transformatoren der Strom-Spannungsumwandler liegen dabei in den Stromkreisen der einzelnen Verbraucherphasen, während die Primärwicklungen der Übertragertransformatoren für die Spannungssignaleinrichtung den Eingangsklemmen der einzelnen Phasen parallel geschaltet sind.
  • In Weiterbildung der Erfindung kann der Integrator inwesentlichen als ein, einem Operationsverstärker parallel geschalteter Ladekondensator aufgebaut sein, der jeweils am Ende der vorgegebenen Meßperiode über einen von einem externen Signal gesteuerten Überbrückungsschalter entladen wird.
  • Eine besonders einfache und genau arbeitende Vergleichsachaltung läßt sich in weiterer Ausgestaltung der Erfindung dadurch erzielen, daß die zugehörige Referenz quelle einen an einer festen Spannungsquelle liegenden Spannungsteiler enthält, dessen einer Zweig ein über ein Rg-Glied angesteuertes, als zeitveränderlicher Widerstand betriebenes Halbleiterbauelement enthält, daß ein durch ein externes Signal am Ende jeder Meßperiode angesteuerter Entladeschalter für den Kondensator vorgesehen ist und daß der Spannungsteiler und das R-C-Glied so ausgelegt sind, daß die am Mittelabgriff des Spannungsteilers abgenommene Vergleichs spannung im wesentlichen linear von einem von Null verschiedenen Wert am Beginn jeder Meßperiode auf einen festen Endwert am Ende jeder Meßperiode ansteigt, der der Ausgangsspannung des Integrators beim vorgegebenen Maximalverbrauch entspricht.
  • Mit besonderem Vorteil ist das Halbleiterbauelement als Xeldeffekttransistor ausgebildet, dessen Gate-Elektrode am Mittelabgriff des R-C-Gliedes liegt, so daß die als veränderlicher Widerstand im Spannungsteiler liegende Source-Drain-Strecke des Beldeffekttransistors beginnend von einem Widerstandswert Null bei der Ladespannung Null des Kondensators am Anfang der Meßperiode auf einen so großen Widerstandswert am Ende der Meßperiode ansteigt, daß praktisch die gesamte Spannung der festen Spannungsquelle an dem den Feldeffekttransistor enthaltenden Zweig des Spannungsteilers abfällt. Damit läßt sich in einfachster Weise erreichen, daß die Vergleichskurven verschiedener Vergleichsschaltungen unabhängig von der Einstellung des Wertes der Referenz spannung am Beginn jeder Meßperiode als Geraden in den dem vorgegebenen Maximalverbrauch entsprechenden Spannungspunkt am Ende der Meßperiode einlaufen. Zur Einstellung des Wertes der Vergleichsspannung am Beginn jeder Meßperiode dient ein regelbarer Widerstand, im anderen (den Feldeffekttransistor nicht enthaltenden) Zweig des Spannungsteilers, zusammen mit einem Vorwiderstand im ersten Zweig des Spannungsteilers. Die Widerstandswerte dieses regelbaren Widerstandes, insbesondere eines Potentiometers, und des genannten Vorwiderstandes sind dabei wesentlich kleiner als der Widerstand der Source-Drain-Strecke des gesperrten Beldeffekttransistors, damit am Ende der Meßperiode die genannte Unabhängigkeit der Vergleichsspannung vom Wert der. Vergleichsspannung am Beginn jeder Meßperiode erzielt wird.
  • Bei mehreren parallel am Ausgang des Integrators liegenden Vergleichsschaltungen, die sich durch die verschiedene Größe des Wertes der Vergleichsspannung am Beginn jeder Meßperiode unterscheiden, kann der zeitveränderliche Widerstand mit eineizeitabhängigen Ansteuerung über ein R-C-Glied allen Spannungsteilern gemeinsam sein.
  • In Weiterbildung der Erfindung kann die Referenz quelle einen vom genannten R-C-Glied angesteuerten zweiten zeitveränderlichen Widerstand aufweisen, der im Ansteuerkreis eines als Zeit- und damit gleichzeitig auch Sollverbrauchs-Meßgerät dienenden Spannungsmeßgerätes liegt. Gleichzeitig kann an den Integratorausgang ein den jeweiligen Istverbrauch anzeigendes Spannungsmeßgerät angeschlossen sein.
  • Das Verbrauchs- und das Zeitmeßgerät können mit Vorteil übereinander angeordnete Zeigerinstrumente sein, deren - dem vorgegebenen Maximalverbrauch bzw. der festen Dauer einer Meßperiode entsprechende- Endausschläge ebenso wie ihre Nullpunktstellungen sich übereinstimmen, so daß/aus dem Vorlauf oder Nachlauf des Zeigers des Verbrauchsmeßgerätes gegenüber dem Zeiger des Zeit- und Sollverbrauchmeßgerätes das Über oder Unterschreiten des sich aus dem Maximalverbrauch ergebenden jeweiligen Sollverbrauchs mit einem Blick feststellen läßt.
  • Zur Betätigung jeweils eines - unterschiedliche Teile der überwachten Anlage vom Netz abschaltenden - Schaltschützes kann jeder Vergleichsschaltung zusätzlich ein Verstärker nachgeschaltet sein, wobei, insbesondere beim Vorsehen sehr vieler Vergleichsschaltungen und damit der Möglichkeit einer sehr differenzierten Abschaltung einzelner Verbrauchergruppen, auch dem Integrator und den Vergleichsschaltungen noch eine Verstärkerstufe zwischengeschaltet sein kann.
  • Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Dabei zeigen: Fig. 1 ein Schaltbild einer erfindungsgemäßen Maximumverbrauch-Überwachungsvorrichtung und Fig. 2 ein Diagramm des zeitlichen Verlaufs der Spannungen an den Eingängen der Vergleichsschaltungen.
  • Das in Fig. 1 dargestellte Schaltbild einer erfindungsgemäßen Anordnung, das der besseren Übersichtlichkeit halber für das Verständnis der Erfindung nicht erforderliche Teile, wie beispielsweise das Netzteil, nicht mit enthält, ist auf den Fall eines Drehstromverbrauchers ausgelegt.
  • Ein Strom-Spannungsumwandler 1 dient zur Erzeugung eines ersten Spannungssignals U1, das der Summe der in den einzelnen Phasen R, S und T fließenden Verbraucherströme proportional ist, d.h.
  • U1 = (JR + JS + wobei K1 ein konstanter Faktor ist.
  • Die Spannungssignaleinrichtung 2 erzeugt aus den Spannungen UR, Us und U der einzelnen Phasen ein zweites Spannungssignal U2 = K2 (UR + US + UT).
  • Diese beiden ersten und zweiten Spannungssignale werden den Eingängen einer analog arbeitenden elektronischen Multipliziereinrichtung 3, vorzugsweise in Form eines im Handel erhältlichen IC-Bauteils zugeführt, dessen Ausgangssignal U3 das Produkt der beiden Spannungen U1 und U2 mit einem konstanten Faktor darstellt, d.h.
  • U3 =K3 . U1 . U2 Dieses Signal U3, das dem augenblicklichen Beistungsverbrauch proportional ist, wird einem elektronischen Integrator 4 zugeführt, der das Flächenintegral dieser Leistung über die Zeit liefert, d.h. die Arbeit und damit den Verbrauch ermittelt. Der Integrator 4 wird periodisch durch einen von außen kommenden Synchronisationsimpuls nach Ablauf der jweiligen festen Meßperiode von im allgemeinen 15 Minuten auf Null gesetzt. Im Ausgang des Integrators 4 liegt ein Meßinstrument 5, welches die im jeweils verflossenen Abschnitt der Meßperiode verbrauchte Arbeit anzeigt.
  • Die Ausgangs spannung des Integrators 4 die den Istverbrauch repräsentiert, wird jeweils einem Eingang 6 mehrerer elektronischer Vergleichsschaltungen 7 zugeführt, deren zweiter Eingang 8 mit einer eine zeitabhängige Vergleichsspannung erzeugenden Referenzquelle 9 verbunden ist.
  • Übersteigt das am Eingang 6 der Vergleichsschaltung 7 liegende Signal U4, das den jeweiligen Istverbrauch darstellt, die dem Eingang 8 zugeführte Vergleichs spannung von der Referenzquelle 9, so entsteht am Ausgang der Vergleichsschaltung 7 ein Signal, das durch einen VerstäSer 10 verstärkt ein Schaltschütz 11 betätigt, welches daraufhin bestimmte Verbrauchergruppen abschaltet, um den Verbrauch zu drosseln, da ansonsten nach Ablauf der festen Meßperiode der Istverbrauch vermutlich höher liegen würde als der vorgegebene Maximalverbrauch. Die verschiedenen, parallel am Ausgang des Integrators 4 hängenden Vergleichsschaltungen 7 unterscheiden sich durch unterschiedliche Anfangswerte der Vergleichsspannung ihrer Referenz quellen und ermöglichen damit ein selektives Abschalten einzelner Verbrauchergruppen hinsichtlich deren Bedeutung für die überwachte Anordnung. Mit anderen Worten ausgedrückt sollen wenn nötig stets zunächst die unwichtigsten Verbraucher abgeschaltet werden und wichtigere Anlageteile nur dann, wenn damit immer noch nicht erreicht werden kann, daß am Ende der Meßperiode der Istverbrauch den vorgegebenen Maximalverbrauch nicht übersteigt.
  • Im Folgenden sollen die einzelnen Baugruppen näher beschrieben werden.
  • Der Strom-Spannungsumwandler 1 enthält drei Übertragertransörmatoren 12, deren Primärwicklungen in den Verbraucherstromkreisen der einzelnen Phasen R, S und T liegen. Die den einzelnen Phasen entsprechenden, an der Sekundärseite entstehenden Teilströme werden gleichgerichtet und geglättet und zu einem Summenstrom überlagert, der am Widerstand Ro einen Spannungsabfall hervorruft, von dem das erste Spannungssignal Ul abgeleitet ist, das proportional ist zur Summe der in den einzelnen Phasen fließenden Verbraucherströme.
  • In der Spannungssignaleinrichtung 2 wird an Spannungsteilern R1, R2 ein Teil der Spannung jeder Phase abgegriffen, gleichgerichtet und als Teilströme addiert, so daß am ausgangsseitigen Spannungsteiler R3,24 ein Signal U2 abgegriffen werden kann, welches der Summe der Spannungen UR, U5 und UT in den einzelnen Phasen proportional ist. Anstelle der dargestellten Erfassung der Phasenspannungen durch Spannungsteiler R1 R2 kann auch die Spannungssignaleinrichtung 2, ebenso wie der Strom-Spannungsumwandler 1 vorteilhafterweise mit entsprechenden Übertragertransformatoren ausgerüstet sein, so daß bei nur geringfügig verkompliziertem Aufbau eine vollständige galvanische Trennung der Überwachungsvorrichtung vom Verbrauchernetz gewährleistet ist.
  • An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, daß diese vereinfachte Ermittlung der abgenommenen elektrischen Leistung durch Mulitplikation der Summe der einzelnen Phasenströme mit einem Spannungsmittelwert aller drei Phasen unter der Voraussetzung erfolt, daß die Spannungen der einzelnen Phasen untereinander nicht allzu sehr schwanken, da ansonsten die Proportionalität des Signals U3 zum tatsächlichen teistungsverbrauch, der durch R . UR + JS US + JU . UT gegeben ist, nicht mehr besteht. Diese Voraussetzung nur geringer Schwankungen der einzelnen Phasenspannungen untereinander ist im allgemeinen erfüllt. Für Fälle, in denen diese Vereinfachung zu ungenau würde, kann man für jede Phase ein dem Strom entsprechendes erstes Spannungssignal und ein der Spannung der jeweiligen Phase entsprechendes zweites Spannungssignal herausziehen und diese Spannungspaare einzeln drei getrennten Multipliziereinrichtungen zuführen und erst die Ausgangsspannungen der drei Multipliziereinrichtungen zusammenfassen.
  • Der Integrator 4 besteht im wesentlichen aus einem Ladekondensator C1, der einem idealen Operationsverstärker 16 mit unendlich hohem Eingangswiderstand parallel geschaltet ist. Ebenfalls pailel zum Ladekondensator C1 liegt ein Überbrückungsschalter S der ebenso wie ein weiter unten noch näher zu beschreibender Entladeschalter 2 am Ende jeder Meßperiode durch einen vom Stromlieferanten, d.h. dem Überlandwerk, kommenden Synchronimpuls betätigt wird, um den Ladekondensator Ci kurzzuschließen und damit zu entladen, so daß das Verbrauchssignal U4 wieder für die nächste Meßperiode beim Wert Null beginnt. Das Potntiometer R5 dient zum internen Abgleich des Integrators 4 für den Fall, daß aufgrund etwaiger Rest ströme der Ausgang der Multipliziervorrichtung 3 beim Beginn einer neuen Meßperiode nicht vollständig auf Null zurückgesetzt wird.
  • Die Referenzquelle 9 enthält als zeitbestimmendes Glied ein an einer festen Spannung UR liegendes R-C-Glied, bestehend aus einem Widerstand R6 und einem Kondensator C2 , dem der bereits genannte Schalter S2 parallel geschaltet ist, um den Kondensator C2 jeweils am Ende einer Meßperiode wieder zu entladen. Der Kondensator 2 lädt sich nach einer Exponentialfunktion auf, von der jedoch nur der lineare Teil zur Ansteuerung eines Feldeffekttransistors 1 ausgenutzt wird, dessen Kanalwiderstand annähernd proportional der negativen Gate-Source-Spannung ist. Daraus folgt, daß der Widerstand zwischen der Source- und der Drain-Elektrode S und D vom Wert Null bei der Kondensatorspannung Null am Anfang einer Meßperiode im wesentlichen linear stark ansteigt.
  • Der Feldeffekttransistor T1 liegt bezogen auf den an die Klemme 8 der Vergleichs schaltung 7 angelegten Mittelabzweigpunkt zusammen mit einem festen Vorwiderstand R7 und einer lediglich zur Entkopplung dienenden Diode D1 in einen Zweig eines Spannungsteilers, dessen anderer Zweig durch einen festen Vorwiderstand R8 und einen Regelwiderstand R9 gebildet wird.
  • Am Anfang einer Meßperiode bestimmt sich der Wert der Vergleichsspannung am Eingang 8 der Vergleichsschaltung 7 im wesentlichen durch das Widerstandsverhältnis des Widerstandes R7 zur Summe der Widerstände R8 und Rg. Mit zunehmender Ladespannung des Kondensators C2 un4tementsprechend zunehmenden Kanalwiderstand des Feldeffekttransistors 21 wächst die Spannung am Eingang 8 der Vergleichsschaltung 7 linear an, bis schließlich am Ende der Meßperiode der Kanalwiderstand des Feldeffekttransistors T1 die Größe der anderen Widerstände derart übersteigt, daß praktisch die gesamte Spannung UR als Vergleichsspannung am Eingang 8 der Vergleichsschaltung 7 liegt. Der Endwert der Vergleichsspannung ist somit unabhängig von der Größe des über den regelbaren Widerstand R9 eingestellten Wertes der Vergleichsspannung am Beginn einer Meßperiode. Die Spannung UR ist dabei so gewählt, daß sie gleich der Ausgangs spannung U4 des Integrators 4 beim vorgegebenen Maximalverbrauch ist.
  • Ein zweiter vom R-C-Glied R6, C2 zeitabhängig angesteuerter Feldeffekttransistor T2 liegt als zeitveränderlicher Widerstand im Stromknis eines als Zeit- und Sollverbrauchsmeßgerät 13 dienenden Spannungsmeßgerätes.
  • In Fig. 2 ist ein Diagramm gezeigt, welches die Spannungsverhältnisse an den Eingängen. der Vergleichsschaltungen wiedergibt. Auf der Abszisse ist die Zeit aufgetragen, wobei der Zeitpunkt tmax dem Ende einer Meßperiode entspricht, während auf der Ordinate die Spannungen an den Eingängen 6 und 8 der Vergleichsschaltungen 7 aufgetragen sind. Der Punkt P, durch den alle Spannungskurven laufen, entspricht dem vorgegebenen Maximalverbrauch. Die gestrichelte Diagonale Us entspricht dem Sollverlauf der Spannung U4 und damit auch der vom Verbraucher abgenommenen elektrischen Arbeit unter der Voraussetzung eines über die Meßperiode konstanten Verbrauchs der maximal vorgegebenen Leistung. Die Geraden Uv1, UV2 und UV3 entsprechen dem zeitabhängigen Verlauf der Vergleichsspannungen bei verschiedenen Vergleichsschaltungen 7, die sich durch unterschiedlich eingestellte Anfangswerte am Beginn der Meßperiode, d.h. durch unterschiedlich eingestellte regelbare Widerstände R9 unterscheiden. Mit U4 ist die den Istverbrauch wiedergebende Spannung am Ausgang des Integrators 4 bezeichnet, die selbstverständlich niemals exakt dem Sollverlauf U5 entspricht, andererseits aber auch durchaus unterhalb dieser Kurve U5 liegen könnte, was bedeuten würde, daß während der Meßperiode weniger elektrische Arbeit vom Verbraucher abgenommen worden ist, als er maximal hätte abnehmen dürfen.
  • Im dargestellten Ausführungsbeispiel steigt zunächst die Kurve U4 steiler an als die Sollkurve Us, d.h. es wird zuviel elektrische Arbeit aus dem Netz entnommen. Zum Zeitpunkt t1 schneidet die Kurve U4 die Gerade Uvi, d.h. in der ersten Vergleichsschaltung 7 übersteigt das Eingangssignal am Eingang 6 das Vergleichssignal am Eingang 8. Das somit entstehende Ausgangssignal der Vergleichsschaltung 7 schaltet über ein Schaltschütz 11 gewisse Teile der Verbraucheranlage ab, so daß nunmehr die Istverbrauchskurve U4 weniger steil ansteigt. Im vorliegenden Fall übertrifft sie nach wie vor den Sollverbrauch, so daß schließlich zum Zeitpunkt t2 bzw. t3 eine zweite und eine dritte Vergleichsschaltung ansprechen und über ihre zugehörigen Relais weitere Teile der Anlage vom Netz abschalten, um zu verhindern, daß die Kurve U4 zum Zeitpunkt tmax höher liegt als es der Ordinate des Punktes P entspricht, d.h. um zu verhindern, daß zum Zeitpunkt tmax mehr elektrische Arbeit verbraucht worden ist als der vorgegebene Maximalwert. Die jeweils früher ansprechenden Vergleichsschaltungen, deren Referenzspannungsgeraden bei einem niedrigeren Ordinatenwert beginnen, schalten zunächst unwichtigere Teile der Verbraucheranlage ab, so daß auf diese Weise gewährleistet ist, daß das Abschalten wichtiger Verbraucher nur im äußersten Notfall erfolgt, wenn durch das Stillegen weniger wichtiger Anlageteile das erstrebte Ziel der Einhaltung des vorgegebenen Maximalverbrauchs noch nicht erreicht werden kann.
  • Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt. So ist insbesondere der Aufbau der einzelnen Schaltungsgruppen nicht das primär Entscheidende der vorliegenden Erfindung, sondern der wesentliche Gedanke liegt darin, die bislang bekannte, zum großen Teil mechanisch, mit komplizierten Getrieben arbeitenden Maximumverbrauch-Überwachungseinrichtungen lurch eine voll-elektronische1kleinräumige und funktionssichere Anordnung zu ersetzen. Von besonderer Bedeutung ist dabei, daß der jeweilige Benutzer der Anlage nicht mehr an vom Hersteller vorgegebene Abschaltzeitpunkte gebunden ist, sondern das Abschalten einzelner Verbrauchergruppen einfach durch Einstellung der regelbaren Widerstände R9 selbst bestimmen und ändern kann.

Claims (13)

  1. PatentanspMiche
    X Vorrichtung zur Überwachung der Einhaltung eines vorgegebenen Maximalverbrauches an elektrischer Energie während einer festen Meßperiode, mit einer elektrischen Beistungsmeßeinrichtung, einem die Leistung über die feste Meßperiode zur Ermitti lung des Gesamtverbrauches integrierenden am Ende jeder Meßperiode automatisch auf Null zurückgestellten Integrator und wenigstens einer an den Integrator angeschlossenen Vergleichseinrichtung, die, sobald die Gefahr besteht, daß am Ende der Meßperiode der Istverbrauch höher liegen wird als der vorgegebene Maximalverbrauch, über Relais gewisse Verbrauchergruppen abschaltet, gekennzeichnet durch einen Strom-Spannungsumwandler (i) zur Erzeugung eines zum Verbraucherstrom proportionalen ersten Spannungssignals (U1), eine Spannungssignaleinrichtung (2) zur Erzeugung eines der gleichzeitig vorhandenen Spannung proportionalen zweiten Spannungssignals «I2' , eine analog arbeitende elektronische Multipliziereinrichtung (3), an deren beide Eingänge die genannten ersten und zweiten Spannungssignale (U1, U2) angelegt sind, einen dem Ausgang der Multipliziereinrichtung (3) nachgeschalteten elektronischer Integrator (4) sowie wenigstens eine elektronische Vergleichsschaltung (7), deren einer Eingang (6) mit dem Ausgang des Integrators (4) und dessen anderer Eingang (8) mit einer, eine zeitabhängige Vergleichs spannung erzeugenden Referenzquelle (9) verbunden ist.
  2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei mehreren Phasen (R, S, T) den Strom- und Spannungswerten in jeder Phase proportionale Teilströme gleichgerichtet und gruppenweise zu zwei Gesamtströmen überlagert werden, deren jeweiliger Spannungsabfall an einem festen Widerstand die an die Eingänge der Multipliziereinrichtung (3) anzulegenden ersten und zweiten Spannungssignale (U1, U2) liefert.
  3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der StromSpannungsuswandler (1) und die Spannungssignaleinrichtung (2) für jede Phase galvanisch entkoppelnde Übertragertransformatoren (12) mit nachgeschalteten Gleichrichterschaltungen für die Teilströme auf der Sekundärseite enthalten.
  4. 4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Integrator (4) im wesentlichen ein einem Operationsverstärker (16) parallel geschalteter Ladekondensator (C1) ist, der jeweils am Ende der vorgegebenen Meßperiode über einen von einem externen Signal gesteuerten Überbrückungsschalter (S1) ) entladen wird.
  5. 5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Referenzquelle (9) einen an einer festen Spannungsquelle (UR) liegenden Spannungsteiler enthält, dessen einer Zweig ein über ein R-C-Glied (R6, C2) angesteuertes, als zeitveränderlicher Widerstand betriebenes Halbleiterbeuelement (T1) enthält, daß ein durch ein externes Signal am Ende jeder Meßperiode angesteuerter Entladeschalter für fürden Kondensator (02) vorgesehen ist und daß der Spannungsteiler und das R-C-Glied so ausgelegt sind, daß die am Mittelabgriff des Spannungsteilers abgenommene Vergleichsspannung im wesentlichen linear von einem von Null verschiedenen Wert am Beginn jeder Meßperiode auf einen festen Endwert am Ende jeder Meßperiode ansteigt, der der Ausgangsspannung des Integrators (4) beim vorgegebenen Maximalverbrauch entspricht.
  6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Halbleiterbauelement ein Feldeffekttransistor (21) ist, dessen Gate-Elektrode (G) am Mittelabgriff des R-C-Gliedes (R6, C2) liegt.
  7. 7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, gekennzeichnet durch einen zur Einstellung des Wertes der Referenzspannung am Beginn jeder Meßperiode dienenden regelbaren Widerstand (Rg) im anderen Zweig des Spannungsteilers.
  8. 8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß bei mehreren parallel am Ausgang des Integrators (4) liegenden Veeichsschaltungen (7) der zeitveränderliche Widerstand () allen Spannungsteilern gemeinsam ist.
  9. 9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, gekennzeichnet durch einen vom R-G-Glied (R6, C2) angesteuerten zweiten zeitveränderlichen Widerstand (2) im Ansteuerkreis eines als Zeit- und Sollverbrauchmeßgerät (13) dienenden Spannungsmeßgerätes.
  10. 10. Vorrichtung nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch ein am Integratorausgang liegendes als Verbrauchsmeßgerät (5) dienendes Spannungsmeßgerät.
  11. 11. Vorrichtung nach Anspruch 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbrauchs- und das Zeitmeßgerät (5, 13) übereinander angeordnete Zeigerinstrumente sind, deren dem vorgegebenen Maximalverbrauch bzw. der festen Dauer einer Meßperiode entsprechende Endausschläge ebenso wie ihre Nullpunktstellungen übereinstimmen.
  12. 12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Vergleichsschaltung ein Verstärker (10) zur Betätigung jeweils eines - unterschiedliche Teile der überwachten Anlage vom Netz abschaltenden - Schaltschützes (ii) nachgeschaltet ist.
  13. 13. Vorrichtung nach einem der Anspruche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß dem Integrator (4) und den Vergleichsschaltungen (7) eine Verstärkerstufe zwischengeschaltet ist.
    L e e r s e i t e
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO1992007276A1 (de) * 1990-10-11 1992-04-30 C.A. Weidmüller Kg & Co Gesellschaft M.B.H. Maximumwächter, insbesondere für die tarifberechnung
FR2694405A1 (fr) * 1992-07-29 1994-02-04 Schlumberger Ind Sa Dispositif de mesure de la consommation d'énergie électrique.

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