DE2653898A1 - Electric power meter testing using static mechanism - involves cold and hot measurements of given component values and storage of results in programmable store - Google Patents

Abstract

The meter comprises a programmable store and has automatic zero and calibration correction. The meter or its electronic circuit is placed in a receiving unit of the testing device. It measures and stores in a first step the actual values of all components and reference values not controlled by the automatic zero and calibration correction system. After heating up of the components the are again measured during a second step, and compared with stored values. Corrections are calculated from the deviations of both measurement results from nominal values stored in the testing device, and written in the programmable store. They are taken into consideration during calculation by the meter of the consumed energy.

Description

Prüfverfahren für Kilowattstundenzähler Test procedure for kilowatt hour meters

Die Erfindung bezieht sich auf ein Prüfverfahren für Kilowattstundenzähler mit statischem Meßwerk, die einen programmierbaren Speicher enthalten und eine automatische Nullpunkts- und Eichungskorrektur aufweisen.The invention relates to a test method for kilowatt hour meters with static measuring mechanism, which contain a programmable memory and an automatic one Have zero point and calibration correction.

Derartige Zähler sind beispielsweise aus der deutschen Patentanmeldung P 26 30 959.1 bekannt. Bei der Entwicklung wirtschaftlicher elektronischer Kilowatt stundenzähl er bleibt das Bemühen um eine Reduktion der Materialkosten vergeblich, wenn nicht auch bei der Herstellung und Prüfung eines solchen Gerätes von den herkömmlichen Methoden abgewichen wird.Such counters are for example from the German patent application P 26 30 959.1 known. In developing economical electronic kilowatts When counting hours, efforts to reduce material costs are in vain, if not in the manufacture and testing of such a device from the conventional Methods is deviated.

Ein Drehstromzähler mißt drei Spannungs-Strom-Paare, also sechs Eingangsgrößen, die über Spannungsteiler bzw. -widerstände und Stromwandler mit oder <hne elektronische Fehlerkompensation, die im Kurzschluß oder mit einer Bürde arbeiten, über einen Multiplexer, einen Analog-Digital-Wandler einem Computer zur Berechnung der Energie zugeführt werden.A three-phase meter measures three voltage-current pairs, i.e. six input quantities, those via voltage dividers or resistors and current transformers with or without electronic Error compensation, which work in a short circuit or with a burden, via a Multiplexer, an analog-to-digital converter to a computer to calculate energy are fed.

Während alle Geräteteile, beginnend beim Eingang des Multiplexers bis zum Computer, durch eine automatische Nullpunkt-und Eichungskorrektur erfaßt werden, verbleiben die Fehler der Bauelemente an den Spannungs- und Stromeingängen, die praktisch nicht in sclche Regelkreise einzuschließen sind, da dazu beispielsweise Wechselströme von z. B. 60 A Nennwert zu schalten wären.During all parts of the device, starting at the input of the multiplexer up to the computer, recorded by an automatic zero point and calibration correction the faults of the components remain at the voltage and current inputs, which practically cannot be included in such control loops, for example Alternating currents of z. B. 60 A nominal value would have to be switched.

Um die Klassengenauigkeit des Zählers zu gewährleisten, müssen die erwähnten Bauelemente grundsätzlich innerhalb enger Toleranzen auf ihre Sollwerte abgeglichen werden. Gleichgültig, ob solche Abgleicharbeiten beim Bauelementehersteller oder durch Einstellen abgleichbarer Teile im Zählerprüffeld erfolgen, handelt es sich um arbeitsintensive Vorgänge, die nur von geschultem Personal durchgeführt werden können. Verwendung von z. B. Abgleichpotentiometern ist bezüglich der Zuverlässigkeit und Langzeitkonstanz ohnehin problematisch.To ensure the class accuracy of the meter, the components mentioned basically within narrow tolerances to their nominal values be matched. Indifferent, whether such adjustment work with Component manufacturer or by setting adjustable parts in the meter test field are labor-intensive processes that can only be carried out by trained personnel can be carried out. Use of e.g. B. Adjustment potentiometers is re The reliability and long-term constancy are problematic anyway.

Aus der genannten Patentanmeldung P 26 30 959.1 ist bekannt, anstelle von Abgleich- und Einstellvorgängen mittels eines Prüfgerätes automatisch die Istwerte aller Bauelemente auszumessen, die nicht von der Nullpunkt- und Eichungskorrektur erfaßt werden. Hierzu gehört auch die Referenzspannungsquelle.From the aforementioned patent application P 26 30 959.1 it is known instead the actual values are automatically generated from calibration and setting processes using a test device Measure all components that are not affected by the zero point and calibration correction can be detected. This also includes the reference voltage source.

Daraufhin werden durch das Prüfgerät ebenfalls automatisch entsprechende Korrekturfaktoren in den elektrisch programmierbaren Speicher des Zählers (PROM) geladen. Im nächsten Prüfschritt wird dann der Zähler in allen Punkten durchgemessen. Als Ergebnis ist nur eine "Gut-Schlecht"-Anzeige vorgesehen.The test device then automatically creates corresponding Correction factors in the electrically programmable memory of the counter (PROM) loaded. In the next test step, the counter is then measured in all points. As a result, only a "good-bad" display is provided.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Prüfverfahren und eine zugeordnete Prüfeinrichtung für elektronische Kilowattstundenzähler zu schaffen.The invention is based on the object of a test method and a to create dedicated test equipment for electronic kilowatt-hour meters.

Diese Aufgabe ist durch die Erfindung gelöst, wie sie in den kennzeichnenden Teilen der Patentansprüche dargelegt ist und nachfolgend näher erläutert wird.This object is achieved by the invention, as described in the characterizing Parts of the claims is set out and explained in more detail below.

Der gesamte elektronische Kilowattstundenzähler wird auf einer einzigen Leiterplatte aufgebaut, deren eine Kante für direkte Steckung eingerichtet ist. Ist dies aus Platzgründen nicht möglich, wird die Stromversorgung separat angeordnet, so daß der eigentliche Zählerbaustein vom Prüfgerät her versorgt werden kann.The entire electronic kilowatt hour meter is on a single Printed circuit board, one edge of which is set up for direct plugging. If this is not possible due to lack of space, the power supply is arranged separately, so that the actual counter module can be supplied from the test device.

Die Prüfvorrichtung enthält eine entsprechende Aufnahme für die Zählerkarte. Nach Einschieben einer Karte stellt das Prüfgerät durch eine entsprechende elektrische Abfrage fest, daß eine Karte zur Prüfung eingeschoben wurde. Es beginnt mit dem Ausmessen der Istwerte aller jener Bauteile1 die nicht von der Nullpunkt- und Eichungskorrektur erfaßt werden. Sodann führt das Gerät alle bei einem Drehstrozzählerüblichen Prüfungen durch, wobei die Ergebnisse in Bruchteilen von Sekunden zur Verfügung stehen. Am Ende der Prüfung erfolgt eine "Gut-Schlecht -Anzeige.The test device contains a corresponding receptacle for the counter card. After inserting a card, the tester provides a corresponding electrical Query determines that a card has been inserted for checking. It starts with that Measure the actual values of all those components1 that are not affected by the zero point and calibration correction can be detected. The device then carries out all the tests that are customary for a rotary electric meter with the results available in a fraction of a second. At the At the end of the test, there is a "good-bad" display.

Wegen der extremen Zuverlässigkeitsanforderungen an Energiezähler muß unbedingt ein Einbrenazyklus der elektronischen Bauelemente der Auslieferung vorangehen. Während eines solchen Einbrennvorgangs ändern sich die Bauelementeparameter aus zwei Gründen: Da die meisten Alterungsvorgänge logarithmisch verlaufen, erfolgen die größten Änderungen in den ersten Betriebsstunden, d. h. während des Einbrennvorgangs; zweitens altern die Bauelemente aufgrund der außerordentlichen starken Beanspruchung durch das Einbrennen besonders stark. Es ist daher nicht zweckmäßig, die Korrekturfaktoren vor dem Einbrennvorgang zu programmieren.Because of the extreme reliability requirements for energy meters a burn-in cycle of the electronic components on delivery must be carried out precede. The component parameters change during such a burn-in process for two reasons: Since most aging processes are logarithmic, they take place the biggest changes in the first hours of operation, d. H. during the burn-in process; secondly, the components age due to the extremely heavy use particularly strong due to the burn-in. It is therefore not appropriate to use the correction factors to be programmed before the burn-in process.

Erfindungsgemäß wird daher vorgeschlagen, bei der ersten Prüfung nur die Funktion des Gerätes zu kontrollieren und das Programmieren der Korrekturfaktoren erst nach dem Einbrennen, d. h.According to the invention, it is therefore proposed only for the first test to check the function of the device and to program the correction factors only after baking, d. H.

bei der ohnehin erforderlichen Endprüfung vor dem Ausliefern, vorzunehmen.to carry out the final inspection before delivery, which is necessary anyway.

Ans der vorgenannten Patentanmeldung ist bekannt, daß temperatur-und alterungsbedingte Bauelementeänderungen erfaßt und weitgehend kompensiert werden. Um eine optimale Kompensation zu erreichen, ist es vorteilhkft, wenn die tatsächlichen Eemperaturkoeffizienten bzw. Alterungsraten der maßgebenden Bauelemente jedes einzelnen Zählers individuell erfaßt und entsprechende Korrekturwerte programmiert werden.At the aforementioned patent application it is known that temperature and Age-related component changes are recorded and largely compensated. In order to achieve optimal compensation, it is advantageous if the actual Temperature coefficients or aging rates of the relevant components of each individual Counter individually recorded and corresponding correction values programmed.

Zu diesem Zweck werden bei der ersten Prüfung die Istwerte erfaßt und im Prüfgerät mit einer Zählerkennung (Seriennummer) oder in dem elektrisch programmierbaren Speicher des Computers gespeichert, sofern der Speicher mehr als einmal programmierbar ist. Bei der zweiten Prüfung werden nun die Istwerte wieder gemessen. Durch Vergleich mit den früheren Meßwerten ergeben sich nun die Alterungsraten der betreffenden Bauteile, die nun individuell programmiert werden.For this purpose, the actual values are recorded during the first test and in the test device with a counter identification (serial number) or in the electrically programmable one Memory stored in the computer if the memory is programmable more than once is. During the second test, the actual values are measured again. By comparison with the earlier measured values, the aging rates of the relevant Components that are now programmed individually.

Die Ermittlung der Temperaturkoeffizienten ist wegen der notwendigen Erwärmungs- und Abkühlungszeitenpraktisch kaum in dem Prüfgerät durchführbar. Zwar könnte eine der bekannten kleinen Temperaturkammern vorgesehen werden, in denen sehr rasch Temperaturänderungen durchführbar sind, jedoch würden die Prüfzeit erheblich verlängert und der Durchsatz vermindert werden.The determination of the temperature coefficient is necessary because of the Heating and cooling times practically hardly feasible in the test device. Though one of the known small temperature chambers could be provided in which Temperature changes can be carried out very quickly, but the test time would be considerable extended and the throughput reduced.

Erfindungsgemäß wird deshalb vorgeschlagen, das Einbrennen der Zähler in einer Temperaturkammer durchzuführen, in der die Zähler nicht nur unter Spannung gesetzt werden können, sondern in der auch während des Einbrennvorgangs die Istwerte der zu messenden Bauelemente ständig als Funktion der Temperatur und der Zeit überwacht werden. Nach Abschluß des Einbrennvorgangs liegt damit für jedes einzelne Bauelement nicht nur der Temperaturkoeffizient als Mittelwert, sondern sogar der exakte Verlauf der Temperaturabhängigkeit vor, so daß bei ausreichender Speicherkapazität auch entsprechend viele Kurvenpunkte pro Bauteil eingegeben werden können.According to the invention, it is therefore proposed that the counters be burned in to be carried out in a temperature chamber in which the meters are not only energized can be set, but in which the actual values can also be set during the burn-in process the components to be measured are constantly monitored as a function of temperature and time will. After completion of the burn-in process, there is thus a number of individual components not only the temperature coefficient as a mean value, but even the exact course the temperature dependence before, so that with sufficient storage capacity also a corresponding number of curve points can be entered per component.

Das beschriebene Verfahren gilt gleichermaßen für alle in dem Meßgerät vorhandenen Referenzgrößen, d. h. bei einem Energiezähler gilt es für die Referenzspannung und evtl. auch für die Referenzfrequenz.The procedure described applies equally to everyone in the meter existing reference quantities, d. H. in the case of an energy meter, it applies to the reference voltage and possibly also for the reference frequency.

t dem beschriebenen Verfahren läßt sich eine praktisch nicht mehr zu steigernde Meßgenauigkeit auch über eine lange Betriebszeit erreichen, wie sie mit bisher bekannten Nethoden nicht möglich ist.With the method described, it is practically impossible to do any more Achieve measurement accuracy to be increased over a long period of operation, as they do is not possible with previously known methods.

Bei der Endprüfung sind zweckmäßigerweise zusätzlich zu den erwahnten Korrekturwerten noch folgende individuelle Zahlenwerte in den Speicher einzugeben: das Datum, die Seriennummer, ein Code zeichen für die Prüfvorrichtung bzw. den Prüfen. Wi3tiein solcher Zähler später bei den üblichen Routineprüfungen nachkontrolliert so sind diese zusätzlichen Daten von Vorteil.During the final test, it is advisable to include in addition to those mentioned Correction values, the following individual numerical values have to be entered into the memory: the date, the serial number, a code symbol for the test device or the test. Such a counter will be checked later during the usual routine tests so this additional data is beneficial.

Bei einer solchen Nachprüfung können aus den nunmehr gemessenen Istwerten der erwähnten Bauteile und den im Speicher vorhandenen Korrekturwerten ggf. neue Korrekturwerte errechnet und diese dann für die weitere Einsatzzeit in den- Speicher gegeben werden Danach ist der Zähler noch genauer als vorher, wodurch die Einsatzzeit bis zur zweiten Routinekontrolle erheblich verlängert werden kanns da kein Verschleiß stattfindet und die Alterungsraten der Bauelemente sich mittlerweile auf kleineren Werten stabilisiert haben werden.During such a check, the actual values now measured of the components mentioned and the correction values in the memory, new ones if necessary Correction values are calculated and these are then stored in the memory for the further period of use After that, the counter is even more accurate than before, thus reducing the operating time it can be extended considerably up to the second routine check as there is no wear and tear takes place and the aging rates of the components are now smaller Values will have stabilized.

Bebensdauerbegrenzend sind in einem solchen elektronischen Kilowattstundenzähler im wesentlichen nur Elektrolytkondensatoren, deren maximale Brauchbarkeitsdauer zur Zeit bei 22 Jahren liegt.The quake duration is limited in such an electronic kilowatt-hour meter essentially only electrolytic capacitors, their maximum useful life is currently 22 years.

Vorteilhafterweise werden diese gesondert steckbar eingebaut und bei jeder Routinekontrolle grundsätzlich ausgewechselt. Bei Verwendung moderner Technologie, wie z. B. SOS-GMOS, ist der Strombedarf der Elektronik so stark senkbar, daß normale Kondensatoren verwendet werden können.Advantageously, these are installed separately and can be plugged in Every routine check is basically changed. When using modern technology, such as B. SOS-GMOS, the power consumption of the electronics can be reduced so much that normal Capacitors can be used.

Bei einem Meßgerät mit automatischer Nullpunkt- und Eichungskorrektur verbleibt nur noch der Linearitätsfehler der Umsetzer-Kennlinie des Analog-Digital-Wandlers. Grundsätzlich ist bei jedem derartigen Meßgerät die tJbertragungs-Kennlinie durch eine beliebige vorgebbare Zahl von Meßpunkten zu ermitteln und für jeden Meßpunkt die Abweichung von der idealen Geraden in einem Speicher festzuhalten0 Bei der Messung unbekannter Größen mit dem meßgerät ist dann für jeden Punkt der Ubertragungs-Eennlinie entweder der direkte oder interpolierte Korrekturwert dem Speicher zu entnehmen. Hierdurch ist der restliche Meßfehler auch eliminiert.For a measuring device with automatic zero point and calibration correction All that remains is the linearity error of the converter characteristic of the analog-digital converter. In principle, the transfer characteristic is through in every measuring device of this type to determine any given number of measuring points and for each measuring point to record the deviation from the ideal straight line in a memory 0 during the measurement unknown quantities with the measuring device is then for each point of the transmission curve either the direct or the interpolated correction value can be taken from the memory. This also eliminates the remaining measurement error.

Speziell auf den vorliegenden Fall eines Energiezählers bezogen, läßt sich diese Erweiterung des Verfahrens entweder durch eine separate Messung der Analog-Digital-Wandler-Kennlinie und eine separat gespeicherte Korrekturkurve oder einfacher dadurch ermitteln, daß die Bauelemente und ReferenzSrößen nicht, wie eingangs beschrieben, direkt von dem Prüfgerät gemesen werden1 sondern indem man bei dem in Betrieb befindlichen Zähler Eingangssignale an die zu messenden Bauelemente anlegt, z. B. an den Spannungseingang, und dann den Meßwert als Digitalwort hinter dem Analog-Digital-Wandler abgreift. Die gespeicherten Korrekturkurven enthalten nun auch noch die Linearitätsfehler des Analog-Digital-Wandlers. Bei den Stromwandlern sind zwei Korrekturkurven pro Wandler abzuspeichern, eine für den Amplitudenfehler, eine für den Zeitfehler, der bei der vorgegebenen Frequenz dem Phasenfehler entspricht.Specifically related to the present case of an energy meter, leaves This extension of the process can be achieved either by a separate measurement of the analog-digital converter characteristic and determine a separately stored correction curve or, more simply, in that the components and reference sizes are not, as described above, directly from the Test device can be measured1 but by looking at the meter that is in operation Applying input signals to the components to be measured, e.g. B. to the voltage input, and then taps off the measured value as a digital word behind the analog-digital converter. The saved correction curves now also contain the linearity errors of the analog-to-digital converter. With the current transformers there are two correction curves per To store transducers, one for the amplitude error, one for the time error, the corresponds to the phase error at the given frequency.

Claims (7)

Patentansprüche: Prüf verf ahren für Kilowattstundenzähler mit statischem Meßwerk, die einen programmierbaren Speicher enthalten und eine automatische Nullpunkts- und Eichkorrektur aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß der Zähler bzw. sein elektronisches Meßwerk in eine dafür bestimmte Aufnahmevorrichtung eines Zählerprüfgerätes gesetzt wird, das in einem ersten Prüfgang die Ist-Werte aller Bauelemente und Referenzgrößen des Zählers, die nicht von einer automatischen Nullpunkt- und Eichkorrektur erfaßt werden, mißt und speichert, nach einem Einbrennen der elektronischen Bauelemente in einem zweiten Prüf gang erneut die Ist-Werte ermittelt und mit den gespeicherten verglichen werden und daß aus den Abweichungen beider Meßergebnisse gegenüber den im Prüfgerät gespeicherten Soll-Werten Korrekturwerte ~verrechnet und in den programmierbaren Speicher gesetzt werden, die bei der Berechnung der verbrauchten Energie durch den Zähler berücksichtigt werden. Patent claims: Test procedure for kilowatt hour meters with static Measuring mechanism, which contain a programmable memory and an automatic zero point and calibration correction, characterized in that the counter or its electronic Measuring mechanism set in a dedicated receiving device of a meter tester that the actual values of all components and reference values in a first test run of the counter that is not recorded by an automatic zero point and calibration correction are measured and stored after a burn-in of the electronic components In a second test run, the actual values are determined again and with the stored ones are compared and that from the deviations of the two measurement results compared to the Setpoint values stored in the test device, correction values ~ calculated and stored in the programmable Storage are set when calculating the energy consumed by the Counters are taken into account. 2) Prüfverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Alterungsraten der nicht von einer Gullpunktmund Eichungskorrektur erfaßten Bauelemente sowie aller Referenzgrößen individuell für jeden Zähler ermittelt werden, indem aus den im ersten und zweiten Prüf gang gewonnenen Meßwerten die individuellen Alterungsraten berechnet und entsprechende Korrekturwerte in den programmierbaren Speicher des Zählers geladen werden. 2) test method according to claim 1, characterized in that the Aging rates of the components not covered by a Gullpunkt or calibration correction as well as all reference values can be determined individually for each meter by the individual aging rates from the measured values obtained in the first and second test cycle is calculated and the corresponding correction values are stored in the programmable memory of the Counter can be loaded. 3) Prüfverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die individuellen Temperaturkoeffizienten bzw. Temperaturkurven der nicht von einer Nullpunkt- und Eichungskorrektur erfaßten Bauelemente sowie aller Referenzgrößen wahrend des Einbrennvorganges durch automatische Messung in ausreichenden Abständen ermittelt und gespeichert werden und im zweiten Prüfungsgang entsprechende Korrekturwerte bzw. Korrekturkurven in den programmierbaren Speicher des Zählers geladen werden. 3) test method according to claim 1, characterized in that the individual temperature coefficients or temperature curves of the not from one Zero point and calibration correction of recorded components as well as all reference values during the burn-in process through automatic measurement at sufficient intervals determined and stored and corresponding correction values in the second test run or correction curves can be loaded into the programmable memory of the counter. 4) Prüfverfahren nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Setzen aller Korrekturwerte in den programmierbaren Speicher der Zähler durch das Zahlerprüfgerätautomatisch in allen Punktengeprüft wird, wobei das Zählerprüfgerät lediglich mit einer "C-ut-Schlecht"-Anzeiffle ausgestattet ist.4) Test method according to claims 1 to 3, characterized in that that after setting all correction values in the programmable memory the counter is automatically checked in all points by the payer tester, the meter tester is only equipped with a "C-ut-Bad" indicator. 5) Prüfverfahren nach Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei späteren tiberpruiungendes Zählers die zum Prüfzeitpunkt vorhandenen Istwerte der nicht von der Nullpunkt- und Eichungskorrektur erfaßten Bauelemente sowie aller Referenzgrößen gemessen und mit den im Speicher des Zählers von der vorangegangenen Prüfung vorhandenen Korrekturwerten verglichen werden und bei Abweichungen entsprechend neue Korrekturwerte errechnet und anstelle der alten in den Speicher geladen werden.5) test method according to claims 1 to 4, characterized in that that when the counter is checked later, the actual values available at the time of the test the components not covered by the zero point and calibration correction as well as all Reference quantities measured and with those in the memory of the counter from the previous one Check existing correction values are compared and in the event of deviations accordingly new correction values are calculated and loaded into memory instead of the old ones. 6) Prüfverfahren nach Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei Jeder Routineüberprüfung eines Zählers die Bauelemente, die eine bekannte und begrenzte Lebensdauer haben, ausgewechselt werden, wobei diese zweckmäßig an leicht zugänglicher Stelle steckbar angeordnet sind (z. B. Elektrolytkondensatoren).6) Test method according to claims 1 to 5, characterized in that that with each routine check of a counter the components that a known and have a limited lifespan are arranged so that they can be plugged in easily accessible (e.g. electrolytic capacitors). 7) Prüfverfahren nach Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrekturkurven unter Einschluß des vorhandenen Multiplexers und Analog-Digital-Wandlers im Betrieb des Zählers gemessen werden und daß zu diesem Zweck an die zu messenden Eingänge des Zählers dem Betrieb entsprechende Signale angelegt werden.7) test method according to claims 1 to 6, characterized in that that the correction curves including the existing multiplexer and analog-to-digital converter are measured during operation of the meter and that for this purpose to the to be measured Inputs of the counter corresponding to the operation signals are applied.