RU2039357C1 - Electricity meter - Google Patents
Electricity meter Download PDFInfo
- Publication number
- RU2039357C1 RU2039357C1 RU93025489A RU93025489A RU2039357C1 RU 2039357 C1 RU2039357 C1 RU 2039357C1 RU 93025489 A RU93025489 A RU 93025489A RU 93025489 A RU93025489 A RU 93025489A RU 2039357 C1 RU2039357 C1 RU 2039357C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- input
- voltage
- output
- multiplier
- switch
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Measurement Of Current Or Voltage (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для измерения, контроля и учета электрической мощности и энергии. The invention relates to electrical engineering and can be used to measure, control and account for electrical power and energy.
Известны счетчики электроэнергии, содержащие перемножитель и схему преобразования напряжения в частоту следования импульсов, в которых повышение точности измерения достигается исключением влияния аддитивной погрешности путем переключения полярности входного сигнала и изменения направления счета в реверсивном счетчике [1] для использование схемы двойного интегрирования с переключаемыми конденсаторами [2]
Недостатком известных счетчиков является сложность схемы, обусловленная необходимостью синхронизации срабатывания переключателей, что снижает надежность или компенсации уходов величин переключаемых конденсаторов схемы двойного интегрирования.Known electricity meters containing a multiplier and a circuit for converting voltage to pulse repetition rate, in which increasing the accuracy of the measurement is achieved by eliminating the influence of additive error by switching the polarity of the input signal and changing the direction of the count in a reversible counter [1] to use a double integration circuit with switched capacitors [2 ]
A disadvantage of the known counters is the complexity of the circuit, due to the need to synchronize the operation of the switches, which reduces the reliability or compensation of the values of the switched capacitors of the double integration circuit.
Прототипом изобретения является счетчик электронный с автоматической компенсацией величины смещения [3] содержащий перемножитель, выход которого соединен с входом интегратора и аналоговым выходом устройства компенсации, управляющий выход которого соединен с переключателями, которые через определенные промежутки времени замыкают вход перемножителя на опорный потенциал и шунтируют конденсатор интегратора на время, в течение которого компаратор нулевого напряжения, подключенный к выходу интегратора, так воздействует на устройство компенсации, состоящее из реверсивного счетчика, к выходам которого подключена матрица резисторов, выход которой является аналоговым выходом устройства компенсации, что выходное напряжение интегратора становится равным нулю. The prototype of the invention is an electronic counter with automatic compensation of the offset [3] containing a multiplier, the output of which is connected to the input of the integrator and the analog output of the compensation device, the control output of which is connected to the switches, which, at certain intervals, close the input of the multiplier to the reference potential and bypass the capacitor of the integrator for the time during which the zero voltage comparator connected to the integrator output so acts on the device compensation, consisting of a reversible counter, the outputs of which are connected to a matrix of resistors, the output of which is the analog output of the compensation device, that the output voltage of the integrator becomes equal to zero.
Недостатком данного счетчика является зависимость длительности и частоты повторения циклов компенсации от величины смещения и измеряемой мощности соответственно, что вносит дополнительную ошибку в результат измерения и ограничивает возможность компенсации остаточного напряжения перемножителя при измерениях мощности переменного тока. Необходимость обеспечения малой постоянной времени при компенсации величины смещения снижает помехоустойчивость устройства компенсации. The disadvantage of this counter is the dependence of the duration and frequency of repetition of compensation cycles on the magnitude of the bias and the measured power, respectively, which introduces an additional error in the measurement result and limits the ability to compensate for the residual voltage of the multiplier when measuring AC power. The need to provide a small time constant for offset compensation reduces the noise immunity of the compensation device.
Цель изобретения повышение точности и снижение потребляемой мощности. The purpose of the invention is improving accuracy and reducing power consumption.
Поставленная цель достигается тем, что компенсация аддитивной погрешности происходит подачей на неинвертирующий вход интегратора напряжения ошибки, которое запоминается конденсатором, подключаемым вторым переключателем к выходу перемножителя на промежуток времени, определенный длительностью импульса с выхода формирователя импульсов, при этом один из входов перемножителя замыкается на общий провод первым переключателем. Применение изобретения позволяет упростить схему счетчика электроэнергии. Потребляемая мощноcть от входной цепи напряжения cнижаетcя за cчет применения диодного моcта в беcтранcформаторном иcточнике питания, а возникающее при этом cинфазное напряжение между входом напряжения и цепями cчетчика электроэнергии подавляется дифференциальным каскадом по входу перемножителя. Потребляемая мощность уменьшается также при подаче напряжения питания на источник опорного напряжения через ключ, управляемый импульсом обратной связи. This goal is achieved in that the additive error is compensated by applying an error voltage to the non-inverting input of the integrator, which is stored by the capacitor connected by the second switch to the output of the multiplier for a period of time determined by the duration of the pulse from the output of the pulse shaper, while one of the inputs of the multiplier is closed to a common wire first switch. The application of the invention allows to simplify the circuit of the electricity meter. The power consumption from the input voltage circuit is reduced due to the use of a diode bridge in a transformerless power supply, and the in-phase voltage between the voltage input and the circuits of the energy meter is suppressed by a differential cascade at the input of the multiplier. The power consumption also decreases when the supply voltage is supplied to the reference voltage source through a switch controlled by a feedback pulse.
На фиг. 1 представлена схема однофазного счетчика электроэнергии; на фиг. 2 то же, многофазного. In FIG. 1 shows a diagram of a single-phase electricity meter; in FIG. 2 same, multiphase.
Счетчик электроэнергии содержит входные преобразователи 1 и 2 тока и напряжения, первый переключатель 3, бестрансформаторный источник 4 питания, перемножитель 5 с дифференциальными входами, второй переключатель 6, запоминающий конденсатор 7, первый ключ 8, источник 9 опорного напряжения, второй ключ 10, формирователь 11 импульсов, интегратор 12, генератор 13 опорной частоты, формирователь 14 импульсов обратной связи и счетчик 15 импульсов. The electric meter contains input current and
Вход по току соединен через преобразователь 1 тока с первым входом переключателя 3, второй вход которого соединен с общим проводом, а выход с входом У перемножителя 5. Входы Х перемножителя 5, являющиеся дифференциальными, соединены через преобразователь 2 напряжения c входом напряжения и нулевой точкой и с соответствующими входами бестрансформаторного источника 4 питания счетчика электроэнергии. Выход перемножителя 5 соединен с входом переключателя 6, первый выход которого соединен с запоминающим конденсатором 7 и неинвертирующим входом интегратора 12, а второй с первым инвертирующим входом интегратора 12, второй инвертирующий вход которого соединен через первый ключ 8 с выходом источника 9 опорного напряжения, вход которого соединен через второй ключ 10 с выходом отрицательного напряжения бестрансформаторного источника 4 питания. Выход интегратора 12 соединен с вторым входом формирователя 14 импульсов обратной связи, первый вход которого соединен с выходом генератора 13 опорной частоты и входом формирователя 11 импульсов, выход которого соединен с управляющими входами переключателей 3 и 6. Выход формирователя 14 импульсов обратной связи соединен с управляющими входами ключей 8 и 10 и входом счетчика 15 импульсов. The current input is connected through a
Входные ток I и напряжение U, преобразованные преобразователями 1 и 2 тока и напряжения с коэффициентами К1 и Кu, соответственно поступают на входы Y и X перемножителя 5
Uy Ki ˙ I Ux Ku ˙ U (1)
При указанных положениях переключателя 3 и 6 напряжение с выхода перемножителя 5, пропорциональное измеренной мощности, имеет вид
U5 K5 ˙ Ux ˙ Uy ± (Uсм + Uост х +
+ Uост у), (2) где K5 масштабный коэффициент перемножителя 5;
Uсм напряжение смещения перемножителя 5;
Uостх, Uосту остаточные напряжения по входам Х и Y перемножителя 5 соответственно и поступает на первый инвертирующий вход интегратора. При наличии импульса на выходе формирователя 7 импульсов переключатели 3 и 6 переводятся в противоположное положение и напряжение с выхода перемножителя 5
U5'± (Uсм + Uостх) (3) запоминается на конденсаторе 8 и поступает на неинвертирующий вход интегратора 12. Учитывая, что
Uосту К5 ˙ Uy ˙ Uсмх, (4) где Uсмх напряжение смещения по входу Х перемножителя 5, и, что напряжение U, а следовательно, и напряжение Uх на входе Х перемножителя 5, изменяется в небольших пределах, то выбором коэффициента Кu см.(1) можно обеспечить выполнение условия
Ux >> Uсмх (5)
Следовательно
K5 ˙ Ux ˙ Uy >> Uосту (6) и величиной Uосту можно пренебречь.Input current I and voltage U, converted by current and
U y K i ˙ IU x K u ˙ U (1)
At the indicated positions of the
U 5 K 5 ˙ U x ˙ U y ± (U cm + U ost x +
+ U ost y ), (2) where K 5 is the scale factor of the
U cm bias voltage of the
U ost , U ost residual voltage at the inputs X and Y of the
U 5 '± (U cm + U oxt ) (3) is stored on the
U voltage K 5 ˙ U y ˙ U cmx , (4) where U cmx is the bias voltage at the input X of the
U x >> U cmx (5)
Hence
K 5 ˙ U x ˙ U y >> U ost (6) and the value of U ost can be neglected.
Коммутация переключателей 3 и 6 происходит с определенной скважностью Q, величина которой определяется формирователем 7 импульсов, а стабильность стабильностью генератора 13 опорной частоты.
Таким образом входное напряжение интегратора 12 имеет окончательный вид
U12= K5·UxUy· K1·KU·K5·I·U· (7)
Использование в качестве накопительного элемента конденсатора 7 и достаточно высокая частота повторения выборок позволяют обеспечить высокую помехоустойчивость схемы коррекции аддитивной погрешности, а также при выполнении условия
fп ≥ 2f5, (8) где fп частота повторения выборок;
f5 наибольшая частота сигнала на выходе перемножителя 5, в счетчике электроэнергии происходит подавление не только напряжения смещения перемножителя 5, а и остаточного напряжения при измерении энергии переменного тока.Thus, the input voltage of the
U 12 = K 5 · U x U y K 1 · K U · K 5 · I · U · (7)
The use of a capacitor 7 as a storage element and a sufficiently high sampling repetition rate allow for high noise immunity of the additive error correction circuit, as well as when the condition
f p ≥ 2f 5 , (8) where f p the sample repetition rate;
f 5 the highest frequency of the signal at the output of the
Напряжение (7) преобразуется в частоту преобразователем, состоящим из интегратора 12, ключа 9, источника 10 опорного напряжения, генератора 13 опорной частоты и формирователя 14 импульсов обратной связи с коэффициентом Кпнч
fвых.= K1·KU·K5·Kпнч·U·I· (9)
Импульсы с выхода преобразователя напряжение-частота (с выхода формирователя 14 импульсов обратной связи), частота следования которых пропорциональна измеряемой мощности, а их количество за единицу времени энергии электрического тока, накапливаются в счетчике 15 импульсов. Применение в бестрансформаторном источнике 4 питания диодного моста (диоды 4В, 4С, 4Д, 4Е), один вход которого соединен через гасящий конденсатор 4А с входом напряжения, другой вход с нулевой точкой, а выходы с входами стабилизатора, состоящего из стабилитронов 4F, 4G и фильтрующих конденсаторов 4I, 4J позволяет получить высокий КПД бестрансформаторного источника 4 питания и соответственно малую мощность, потребляемую счетчиком электроэнергии от входной цепи. Возникающее при этом синфазное напряжение между входом напряжения и цепями счетчика электроэнергии
Uсинф U+ + U- + 2Uд, (10) где U+ падение напряжения на стабилитроне 4F;
U- падение напряжения на стабилитроне 4G;
Uд падение напряжения на выпрямительном диоде, ослабляется входным преобразователем 2 напряжения и дифферен- циальным каскадом по входу Х перемножителя 5.The voltage (7) is converted into frequency by a converter consisting of an
f out. = K 1 · K U · K 5 · K pnch · U · I · (nine)
Pulses from the output of the voltage-frequency converter (from the output of the
U synf U + + U - + 2U d , (10) where U + the voltage drop at the zener diode 4F;
U is the voltage drop at the zener diode 4G;
U d the voltage drop across the rectifier diode is attenuated by the
Введение ключа 11 между выходом отрицательного напряжения источника 4 питания и входом источника 10 опорного напряжения, управляемого импульсом обратной связи, позволяет уменьшить ток, потребляемый от бестрансформаторного источника 4 питания, а следовательно, и потребляемую мощность всего счетчика электроэнергии. The introduction of the key 11 between the negative voltage output of the power source 4 and the input of the
На фиг.2 показана схема счетчика электроэнергии для измерения мощности и энергии электрического тока в многофазных системах (в данном случае в трехфазной системе). Отличие от однофазного варианта состоит в использовании соответствующего числа каналов 16 умножения и суммирующего интегратора 12. Figure 2 shows a diagram of an electric meter for measuring power and energy of electric current in multiphase systems (in this case, a three-phase system). The difference from the single-phase version is the use of the corresponding number of
Дифференциальные входы напряжения ослабляют синфазное напряжение, возникающее между входами напряжений и цепями счетчика электроэнергии из-за возможной несимметрии нагрузок в счетчике по разным фазам, позволяя использовать надежный, требующий меньшего количества элементов, бестрансформаторный источник питания. Differential voltage inputs attenuate common-mode voltage, which arises between voltage inputs and circuits of the energy meter due to possible asymmetry of the loads in the meter in different phases, making it possible to use a reliable, transformerless power supply that requires fewer elements.
Использование бестрансформаторного источника питания, связанного с нулевой точкой, не обеспечивает одинаковых режимов работы источника питания при различных схемах включения счетчика. The use of a transformerless power supply associated with a zero point does not provide the same operating modes of the power supply for various meter switching circuits.
Счетчики электроэнергии с дифференциальными входами могут быть использованы для измерения реактивной энергии способами ваттметров. Electricity meters with differential inputs can be used to measure reactive energy using wattmeter methods.
Таким образом счетчик электроэнергии позволяет получить высокую точность измерения благодаря компенсации не только величины напряжения смещения, а и остаточного напряжения перемножителя, иметь схему компенсации с высокой помехоустойчивостью, обеспеченную применением запоминающего конденсатора и достаточно высокой частоты повторения выборок, и малую потребляемую мощность благодаря использованию схемы выпрямления с высоким КПД и коммутируемого источника опорного напряжения, а также большие функциональные возможности благодаря применению перемножителя с дифференциальными входами. Thus, the electricity meter allows to obtain high measurement accuracy due to compensation not only of the bias voltage, but also of the residual voltage of the multiplier, to have a compensation circuit with high noise immunity, provided by the use of a storage capacitor and a sufficiently high sampling frequency, and low power consumption due to the use of a rectification circuit with high efficiency and a switched source of reference voltage, as well as great functionality due to name of the multiplier with differential inputs.
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU93025489A RU2039357C1 (en) | 1993-04-27 | 1993-04-27 | Electricity meter |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU93025489A RU2039357C1 (en) | 1993-04-27 | 1993-04-27 | Electricity meter |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2039357C1 true RU2039357C1 (en) | 1995-07-09 |
RU93025489A RU93025489A (en) | 1995-07-09 |
Family
ID=20141133
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU93025489A RU2039357C1 (en) | 1993-04-27 | 1993-04-27 | Electricity meter |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2039357C1 (en) |
-
1993
- 1993-04-27 RU RU93025489A patent/RU2039357C1/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (3)
Title |
---|
1. Авторское свидетельство СССР N 1541517, кл. G 01R 11/00, 1987. * |
2. Патент США N 4794333, кл. G 01R 21/133, 1988. * |
3. Патент ЕПВ N 0134001, кл. G 01R 21/00, 1985. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4495463A (en) | Electronic watt and/or watthour measuring circuit having active load terminated current sensor for sensing current and providing automatic zero-offset of current sensor DC offset error potentials | |
US3955138A (en) | Electronic energy consumption meter with input transformer having single resistance terminated secondary winding coupled to C-MOS switches driven by pulse width modulated control signals | |
US4066960A (en) | Electronic kilowatt-hour-meter with error correction | |
KR840002378B1 (en) | Electronic watthour meter | |
CA1092194A (en) | Electronic kwh meter having virtual ground isolation | |
US4056774A (en) | Electronic watthour meter circuit | |
EP0104999B1 (en) | Gain switching device with reduced error for watt meter | |
Mertens et al. | Voltage and current sensing in power electronic converters using sigma-delta A/D conversion | |
JP2661933B2 (en) | Circuit for measuring the DC component of the current flowing through the primary winding of the output transformer of the inverter | |
US3780273A (en) | Analog-to-digital wattmeter multiplier | |
JPS62241424A (en) | Method and apparatus for converting electric signal into proportional | |
RU2039357C1 (en) | Electricity meter | |
JPH05333067A (en) | Electronic watt-hour meter | |
US4910456A (en) | Electronic watt-hour meter with combined multiplier/integrator circuit | |
RU2052824C1 (en) | Electronic electricity meter | |
SU866491A1 (en) | Electronic electricity meter | |
RU2054677C1 (en) | Electricity meter | |
KR910009904B1 (en) | Electronics loading reactive power meter | |
KR840002376B1 (en) | Electronic electric-energy meter | |
CA1283452C (en) | Differential switched-capacitor dual slope watthour meter circuit | |
CA1283451C (en) | Switched-capacitor watthour meter circuit having reduced capacitor ratio | |
FI93279C (en) | Static kWh meter | |
KR860000293B1 (en) | Electronic watthour meter | |
RU2052827C1 (en) | Sea water electric conductivity meter | |
RU2053516C1 (en) | Kilowatt-hour meter |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20090428 |