DE2444451C3 - Gerät zur tariflichen Erfassung des Beitrages von Verbrauchern zu Verzerrungen im speisenden Wechselstromnetz - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Gerät zur tariflichen Erfassung von Verzerrungen in einem einen Verbraucher speisenden Wechselstromnetz der im Oberbegriff des Anspruches 1 genannten Art.

Nichtlineare Stromverbraucher erzeugen bekanntlich Oberwellen im Wechselstromnetz. Sie beziehen ihre Energie aus der Netzgrundwelle des Wechselstromnetzes und senden Oberwellenenergie in dieses zurück, was vielfach zu unerwünschten Verzerrungen führt.

Es ist eine Anordnung zur Erfassung von Verzerrungen in einem einen Verbraucher speisenden Wechselstromnetz bekannt (DE-OS 21 43 202), bei der die zu erfassenden Oberwellen ausgesiebt, gleichgerichtet und integriert werden. Mit einer solchen Anordnung könnte der Oberwellengehalt des Stromes über einen entsprechenden Tarif in die Verrechnung der elektrischen Arbeit mit einbezogen werden. Eine solche tarifliche Erfassung wäre jedoch ungerecht, weil Verzerrungen durch Oberwellenströme nicht nur vom Energiekonsumenten verursacht werden, sondern dem Netz bereits eingeprägt sein können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Gerät der eingangs genannten Art zu schaffen, das mit einfachen Mitteln den Beitrag eines Verbrauchers zu den Verzerrungen im speisenden Wechselstromnetz tariflich zu erfassen gestattet.

Die Erfindung ist im Anspruch 1 gekennzeichnet
Die Erfindung löst die oben genannte Aufgabe auf sehr einfache Weise, wie im übrigen noch anhand der Figurenbeschreibung näher erläutert wird.

Als Filter diener, insbesondere Hochpässe oder Bandsperren, wodurch die Grundwellen des Verbraucherstroms, in 50-Hz-Netzen also die 50-Hz-Netz-K.omponente, gesperrt die Stromoberwellen jedoch durchgelassen werden.

Durch Verwendung eines weiteren Amperestundenzählers, der von der Schaltstufe sperrbar ist, kann auch das Zeitintegral des Grundwellenstromes oder des gesamten Verbraucherstromes gemessen werden.

Der bzw. die Amperestundenzähler bestehen zweckmäßigerweise aus einem Strom/Frequenz-Wandler und einem Impulszähler und sind über jeweils einen Gleichrichter mit dem vom Stromeingang herführenden Stromzweig verbunden.

Es empfiehlt sich, den Gleichrichter des weiteren Amperestundenzählers an den Ausgang eines besonderen, die Stromoberwellen sperrenden Filters anzuschließen, wodurch der Amperestundenzähler das Zeitintegra! nur des Grundwellenstromes mißt; ist dieser Gleichrichter dagegen ur.mittelbar an den Stromeingang angeschlossen, dann wird das Zeitintegral des gesamten Verbraucherstromes ermittelt. Je nach der gewünschten Tarifgestaltung ist der einen oder anderen Methode der Vorzug zu geben.

Für den Diskriminator wird zweckmäßigerweise ein Vierquadrantenmultiplikator, insbesondere ein sogenannter Mark-Space-Muhiplikator verwendet. Ist die Schaltstufe als Schwellwertschalter ausgebildet, so ergibt diese Kombination eine besonders einfache Anordnung, zumal an die Genauigkeit des Vierquadrantenmultiplikators keine hohen Anforderungen gestellt werden. Lediglich sein Nullpunkt soll eine gute Konstanz aufweisen. Linearitätsfehler beeinflussen das Meßresultat praktisch nicht.

Zur tariflichen Erfassung von Verzerrungserzeugern in einem Mehrphasenwechselstromnetz empfiehlt es sich nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung, daß für jede Phase ein für die Stromoberwellen der betreffenden Phase durchlässiges Filter, ein für die Spannungsoberwellen der betreffenden Phase durchlässiges Filter und ein Diskriminator angeordnet sind, und daß der bzw. die Amperestundenzähler zur Messung des Zeitintegrals der jeweiligen Summenströme sämtlicher Phasen und die Schaltstufe zur zeitweiligen Sperrung des bzw. der Amperestundenzähler in Abhängigkeit von der Flußrichtung der Summe der Oberwellenenergien sämtlicher Phasen eingerichtet sind. Hierfür dienen zweckmäßigerweise Summierglieder.

Anhand der Zeichnung werden im folgenden zwei besonders bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert Darin zeigt

F i g. 1 ein Blockschaltbild eines Gerätes für einen einphasigen Verbraucher und

Fig.2 ein Blockschaltbild eines Gerätes für einen dreiphasigen Verbraucher.

Aufbau

Gemäß F i g. 1 weist das Gerät einen Stromeingang 1 und einen Spannungseingang 2 auf. An den Stromeingang 1 ist ein dem Verbraucherstrom proportionales Signal I und an den Spannungseingang 2 ein der Netzspannung proportionales U gelegt, was z. B. über nicht gezeichnete Strom- und Spannungswandler erfolgen kann.

Der Stromeingang 1 ist an den Eingang eines Filters 3 angeschlossen, dessen Ausgang über einen Gleichrichter 4 an einen Amperestundenzähler 5 geschaltet ist. Der Stromeingang 1 ist ferner über einen Gleichrichter 6 mit einem weiteren Amperestundenzähler 7 verbunden.

Das zwischen den Stromeingang 1 und den Gleichrichter 4 geschaltete Filter 3 ist für die Stromoberwellen des Verbraucherstromes durchlässig, sperrt jedoch die Grundwelle des Verbraucherstromes; es ist z. B. als Hochpaß oder Bandsperre ausgebildet.

Die Amperestundenzähler 5 und 7 weisen je einen Strom/Frequenz-Wandler 8 bzw. 9 und einen Impulszähler 10 bzw. 11 auf. Dies ermöglicht, das Meßgerät vollständig aus elektronischen, der mechanischen Abnützung nicht unterworfenen Baugruppen aufzubauen. Selbstverständlich können aber auch konventionelle Amperestundenzähler eingesetzt werden, welche das Zeitintegral der Ströme ohne Zwischenschaltung eines Gleichrichters direkt ermitteln.

Der Spannungseingang 2 ist an den Eingang eines für die Spannungsoberwellen durchlässig Filter 12 angeschlossen, das ebenfalls ein Hochpaß oder eine Bandsperre sein kann. An den Ausgang der Filter 3 und 12 sind ein Diskriminator 13 und eine Schaltstufe 14 gekoppelt; diese Vorrichtungen dienen dazu, die Flußrichtung der Oberwellenenergie festzustellen und die Amperestundenzähler 5 und 7 für die Zählung zu sperren, solange keine Oberwellenenergie in das Netz eingespeist wird. Im dargestellten Beispiel ist der Diskriminator 13 durch einen Vierquadrantenmultiplikator und die Schaltstufe 14 durch einen Schwellwertscnalter gebildet, wobei der Vierquandrantenmultiplikator eingangsseitig an die beiden Filter 3 und 12 und ausgangsseitig über den Schwellwertschalter an je einen Sperreingang 15 bzw. 16 der Amperestundenzähler 5 und 7 angeschlossen ist.

Arbeitsweise

nator 13, bildet das Produkt aus dem Oberwellenstrom und der Oberwellenspannung. An seinem Ausgang entsteht ein positives oder ein negatives Signal, je nachdem ob Oberwellenenergie vom Netz zum Verbraucher 5 oder vom Verbraucher ins Netz fließt. Im erstgenannten Fall gibt der Schwellwertschalter, d. h. die Schaltstufe 14, ein Sperrsignal an die Sperreingänge 15, 16 der Strom/Frequenz-Wandler 8,9 ab, so daß die Integration des Oberwellenstromes und diejenige des gesamten

ίο Verbraucherstromes nur durchgeführt wird, wenn Oberwellenenergie vom Verbraucher ins Netz zurückfließt. Durch Einstellung der Ansprechschwelle des Schwellwertschalters hat man es in der Hand, den Einsatzpunkt der Integration entsprechend der anzustrebenden Tarifpolitik beliebig zu wählen.

Die Zählerstände der Impulszähler 10,11 können periodisch abgelesen und bei der Verrechnung der konsumierten Energie berücksichtigt werden. Die am Impulszähler 10 ablesbare Meßgröße stellt eine aussagekräftige Maßangabe über die vom Konsumenten verursachten Verzerrungen dar und der zu errechnende Quotient aus den Meßgrößen der Impulszähler 10 und 11 einen mittleren Klirrfaktor.
In der F i g. 2 weisen gleiche Bezugszeichen wie in der F i g. 1 auf gleiche Teile hin. Drei identische Schaltungsblöcke 17, 18 und 19, von denen jeder einer Phase des Netzes zugeordnet ist, bestehen wie der entsprechende Schaltungsblock 20 der F i g. 1 jeweils aus den Filtern 3 und 12, den Gleichrichtern 4 und 6 und aus dem Vierquadrantenmultiplikator d. h. Diskriminator 13. An den Stromeingang 1 jedes dieser Schaltungsblöcke ist ein dem betreffenden Phasenstrom proportionales Signal Ir, Is oder It und an den Spannungseingang 2 ein der Phasenspannung proportionales Signal Ur, Us oder Ut gelegt.

Die Gleichrichter 4 der Schaltungsblöcke 17, 18, 19 sind an ein Summierglied 21, die Gleichrichter 6 an ein Summierglied 22 und die Vierquadrantenmultiplikatoren an ein Summierglied 23 angeschlossen. Das Summierglied 21 ist mit dem Amperestundenzähler 5, das Summierglied 22 mit dem Amperestundenzähler 7 und das Summierglied 23 mit dem Schwellwertschalter 14 verbunden.

Im Summierglied 21 werden die gleichgerichteten Oberwellenströme der einzelnen Phasen summiert. Der Amperestundenzähler 5 bildet das Zeitintegral der Summe der Oberwellenströme sämtlicher Phasen. Ensprechend integriert der Amperestundenzähler 7 den gesamten Verbraucherstrom. Das Summierglied 23

so summiert die Oberwellenleistungen sämtlicher Phasen, so daß die Amperestundenzähler 5 und 7 in Abhängigkeit von der Flußrichtung der Summe der Oberwellenenergien sämtlicher Phasen freigegeben oder gesperrt werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Die Oberwellen des dem Verbraucherstrom proportionalen Signals / gelangen über das Fiker 3 und den Gleichrichter 4 zum Strom/Frequenz-Wandler 8. Dieser gibt eine Pulsspannung an den Impulszähler 10 ab. Die Pulsfrequenz des Strom/Frequenz-Wandlers 8 ist dem Mittelwert des gleichgerichteten Oberwellenstromes proportional. Der Impulszähler 10 bildet somit das Zeitintegral des Oberwellenstromes. In gleicher Weise bil- e>5 det der Impulszähler 11 das Zeitintegral des gesamten Verbraucherstromes.

Der VierauadrantenmultiDlikator. d. h. der Diskrimi-

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Gerät zur tariflichen Erfassung von Verzerrungen in einem einen Verbraucher speisenden Wechselstromnetz, mit einem für die Stromoberwellen durchlässigen Filter, dem ein Amperestundenzähler zur Messung des Zeitintegrals des Oberwellenstromes nachgeschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß zur tariflichen Erfassung des Beitrages des Verbrauchers an den Verzerrungen das für die Stromoberwellen durchlässige Filter (3) und ein für die Spannungsoberwellen durchlässiges Filter (12) an einen zur Feststellung der Flußrichtung der Oberwellenenergie dienenden Diskriminator (13) angeschlossen sind und daß eine dem Diskriminator (13) nachgeschaltete Schaltstufe (14) mit einem Sperreingang (15) des Amperestundenzähler;· (5) verbunden ist und diesen für die Zählung bei vom Wechselstromnetz zum Verbraucher fließender Oberwellenenergie sperrt, bei vom Verbraucher zum Wechselstromnetz fließenden Oberwellenenergie dagegen freigibt

2. Gerät nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen weiteren von der Schaltstufe (14) sperrbaren Amperestundenzähler (7) zur Messung des Zeitintegrals des Grundwellenstromes oder des gesamten Verbraucherstromes.

3. Gerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der weitere Amperestundenzähler (7) über einen Gleichrichter (6) und ein für die Stromgrundwelle durchlässiges Filter an den Stromeingang (1) angeschlossen ist.

4. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, άζΰ der Diskriminator

(13) als Vierquadrantenmultiplikator ausgebildet ist.

5. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltstufe

(14) als Schwellwertschalter ausgebildet ist.

6. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur tariflichen Erfassung von Verzerrungserzeugern in einem Mehrphasenwechselstromnetz, dadurch gekennzeichnet, daß für jede Phase ein für die Stromoberwellen der betreffenden Phase durchlässiges Filter (3), ein für die Spannungsoberwellen der betreffenden Phase durchlässiges Filter (12) und ein Diskriminator (13) angeordnet sind und daß der bzw. die Amperestundenzähler (5, 7) zur Messung des Zeitintegrals der jeweiligen Summenströme sämtlicher Phasen und die Schaltstufe (14) zur zeitweiligen Sperrung des bzw. der Amperestundenzähler (5; 7) in Abhängigkeit von der Flußrichtung der Summe der Oberwellenenergien sämtlicher Phasen eingerichtet sind.