способ учета электрической энергии и устройство для его осуществления

Формула изобретения

Устройство учета электрической энергии, содержащее преобразователь электрической мощности в частоту импульсов и последовательно соединенные суммирующее устройство и индикатор, отличающееся тем, что содержит ключ и блок управления, причем вход напряжения преобразователя электрической мощности в частоту импульсов соединен с первым и вторым входами блока управления, выход которого соединен с управляющим входом ключа, вход которого соединен с выходом преобразователя электрической мощности в частоту импульсов, а выход с входом суммирующего устройства, блок управления содержит последовательно соединенные обнаружитель отклонения амплитуды напряжения поставляемой электрической энергии от требований ГОСТ, первый инвертор и первый вход элемента ИЛИ, выход которого является выходом блока управления, последовательно соединенные обнаружитель отклонения частоты напряжения поставляемой электрической энергии от требований ГОСТ, второй инвертор и второй вход элемента ИЛИ, первый и второй сигнализаторы и первое и второе регистрирующие устройства, причем входы первого сигнализатора и первого регистрирующего устройства соединены с выходом обнаружителя отклонения амплитуды напряжения поставляемой электрической энергии от требований ГОСТ, вход которого соединен с первым входом блока управления, входы второго сигнализатора и второго регистрирующего устройства соединены с выходом обнаружителя отклонения частоты напряжения поставляемой электрической энергии от требований ГОСТ, вход которого соединен со вторым входом блока управления.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к электрическим измерениям и может быть использовано в устройствах учета электрической энергии.

Известен способ учета электрической энергии, основанный на преобразовании сигнала, пропорционального мощности в нагрузке, в последовательность информационных импульсов с их последующим суммированием и сравнении временных параметров, характеризующих данную последовательность импульсов, с идентичными параметрами образцового сигнала, отличающийся тем, что диапазон изменения электрической мощности предварительно разбивают на поддиапазоны по числу установленных тарифов, в качестве временного параметра, характеризующего образцовый сигнал, берут интервал времени, соответствующий границам каждого поддиапазона, а в качестве временного параметра, характеризующего последовательность информационных импульсов, берут интервалы времени, равные периоду следования импульсов, по окончании которых за время _{0 min} результат сравнения временных параметров представляют последовательным числоимпульсным кодом и суммируют его с ранее выработанной последовательностью импульсов, где - основная относительная погрешность учета электрической энергии, a _min - значение периода следования информационных импульсов при максимальном уровне потребления электрической энергии (Патент РФ № 2019842, м. кл. G01R 22/00, опубл. 15.09.1994).

Известно устройство учета электрической энергии, содержащее преобразователь электрической мощности в частоту импульсов, первое суммирующее устройство, ассоциативный генератор числоимпульсного кода, второе суммирующее устройство и индикатор, при этом вход указанного генератора подключен к выходу преобразователя электрической мощности в частоту импульсов, информационный выход - к входу второго суммирующего устройства, а выход изменения тарифа - к входу индикатора (Патент РФ № 2019842, м. кл. G01R 22/00, опубл. 15.09.1994).

Недостатком известных способа и устройства являются заниженные функциональные возможности, обусловленные тем, что учет электрической энергии происходит независимо от качества поставляемой электрической энергии. Одинаково учитывается как качественная, удовлетворяющая требованиям ГОСТ электрическая энергия, так и неудовлетворяющей им. Не осуществляется обнаружение, индикация, сигнализация и документирование наличия отклонений качества поставляемой электрической энергии от требований ГОСТ.

Технической задачей изобретения является расширение функциональных возможностей путем обеспечения учета только качественной, удовлетворяющей требованиям ГОСТ электрической энергии.

Технический результат достигается тем, что в способе учета электрической энергии, основанном на преобразовании сигнала, пропорционального мощности в нагрузке, в последовательность информационных импульсов, дополнительно осуществляют обнаружение наличия отклонений амплитуды и частоты напряжения поставляемой электрической энергии от требований ГОСТ, индицирование и документирование наличия отклонений, а суммирование информационных импульсов производят только при отсутствии отклонений амплитуды и частоты напряжения поставляемой электрической энергии от требований ГОСТ.

Устройство учета электрической энергии, содержащее преобразователь электрической мощности в частоту импульсов и последовательно соединенные суммирующее устройство и индикатор, дополнительно содержит ключ и блок управления, причем вход напряжения преобразователя электрической мощности в частоту импульсов соединен с первым и вторым входами блока управления, выход которого соединен с управляющим входом ключа, вход которого соединен с выходом преобразователя электрической мощности в частоту импульсов, а выход - с входом суммирующего устройства, блок управления содержит последовательно соединенные обнаружитель отклонения амплитуды напряжения поставляемой электрической энергии от требований ГОСТ, первый инвертор и первый вход элемента ИЛИ, выход которого является выходом блока управления, последовательно соединенные обнаружитель отклонения частоты напряжения поставляемой электрической энергии от требований ГОСТ, второй инвертор и второй вход элемента ИЛИ, первый и второй сигнализаторы и первое и второе регистрирующие устройства, причем входы первого сигнализатора и первого регистрирующего устройства соединены с выходом обнаружителя отклонения амплитуды напряжения поставляемой электрической энергии от требований ГОСТ, вход которого соединен с первым входом блока управления, входы второго сигнализатора и второго регистрирующего устройства соединены с выходом обнаружителя отклонения частоты напряжения поставляемой электрической энергии от требований ГОСТ, вход которого соединен со вторым входом блока управления.

На фигуре представлена структурная схема устройства учета электрической энергии, где:

1 - преобразователь электрической мощности в частоту импульсов; 2 - суммирующее устройство; 3 - индикатор; 4 - ключ; 5 - блок управления; 6 - обнаружитель отклонения амплитуды напряжения поставляемой электрической энергии от требований ГОСТ; 7, 10 - инвертор; 8 - элемент ИЛИ; 9 - обнаружитель отклонения частоты напряжения поставляемой электрической энергии от требований ГОСТ; 11, 12 - сигнализаторы; 13, 14 - регистрирующие устройства.

Устройство учета электрической энергии содержит преобразователь 1 электрической мощности в частоту импульсов, последовательно соединенные суммирующее 2 устройство и индикатор 3, а также ключ 4 и блок управления 5, причем вход напряжения преобразователя 1 электрической мощности в частоту импульсов соединен с первым и вторым входами блока управления 5, выход которого соединен с управляющим входом ключа 4, вход которого соединен с выходом преобразователя 1 электрической мощности в частоту импульсов, а выход - с входом суммирующего 2 устройства, блок управления 5 содержит последовательно соединенные обнаружитель 6 отклонения амплитуды напряжения поставляемой электрической энергии от требований ГОСТ, первый 7 инвертор и первый вход элемента 8 ИЛИ, выход которого является выходом блока управления 5, последовательно соединенные обнаружитель 9 отклонения частоты напряжения поставляемой электрической энергии от требований ГОСТ, второй 10 инвертор и второй вход элемента 8 ИЛИ, первый 11 и второй 12 сигнализаторы и первое 13 и второе 14 регистрирующие устройства, причем входы первого 11 сигнализатора и первого 13 регистрирующего устройства соединены с выходом обнаружителя 6 отклонения амплитуды напряжения поставляемой электрической энергии от требований ГОСТ, вход которого соединен с первым входом блока управления 5, входы второго 12 сигнализатора и второго 14 регистрирующего устройства соединены с выходом обнаружителя 9 отклонения частоты напряжения поставляемой электрической энергии от требований ГОСТ, вход которого соединен со вторым входом блока управления 5.

Устройство учета электрической энергии функционирует следующим образом. В процессе учета электрической энергии, потребляемой нагрузкой, подключенной к электрической сети, ток i и напряжение U преобразуют посредством преобразователя 1 электрической мощности в частоту импульсов, пропорциональную мощности Р=i U в нагрузке. Указанное преобразование осуществляют, например, путем непосредственного перемножения сигналов, пропорциональных току и напряжению с последующим преобразованием сигнала произведения в частоту импульсов известными средствами.

При соответствии параметров поставляемой электрической энергии требованиям ГОСТ на выходах первого 7 и второго 10 инверторов формируются разрешающие сигналы, которые через элемент 8 ИЛИ поступают на управляющий вход ключа 4. Ключ 4 находится в открытом состоянии и обеспечивает поступление импульсов с выхода преобразователя 1 электрической мощности в частоту импульсов на вход суммирующего 2 устройства. Количество импульсов, подсчитанное суммирующим 2 устройством, пропорционально израсходованной электроэнергии. Полученное значение индицируется индикатором 3.

Блок 5 управления осуществляет формирование запрещающего сигнала на ключ 4 при обнаружении отклонения амплитуды или частоты напряжения поставляемой электрической энергии от требований ГОСТ. Рассмотрим функционирование устройства при наличии отклонения амплитуды поставляемой электрической энергии от требований ГОСТ.

В этом случае на выходе обнаружителя 6 отклонения амплитуды напряжения поставляемой электрической энергии от требований ГОСТ формируется сигнал, который приводит к снятию сигнала на выходе первого 7 инвертора и в итоге к запиранию ключа 4. Учет поставляемой электрической энергии суммирующим 2 устройством прекращается на время отклонения амплитуды напряжения поставляемой электрической энергии от требований ГОСТ.

При обнаружении отклонения частоты напряжения поставляемой электрической энергии от требований ГОСТ происходит аналогичное запирание ключа 4 на время отклонения.

При обнаружении отклонения амплитуды или частоты напряжения поставляемой электрической энергии от требований ГОСТ происходит индикация наличия отклонения первым 11 или вторым 12 сигнализаторами и документация первым 13 или вторым 14 регистрирующими устройствами.

Использование способа и устройства учета электрической энергии в быту позволит производить учет только соответствующей требованиям ГОСТ энергии и позволит доказать наличие отклонений поставляемой энергии от требований ГОСТ при конфликтной ситуации.