УСТРОЙСТВО И СПОСОБ ДЛЯ ИСПЫТАНИЙ СЧЕТЧИКОВ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ
DEVICE AND METHOD FOR TESTING OF ELECTRICITY METRES

Заявляемые устройство и способ относятся к области измерительной техники и предназначены для использования в установках для поверки и регулировки, далее - установки, счетчиков электрической энергии, далее - счетчики.
Заявляемые устройство и способ могут быть применены в установках, обеспечивающих одновременные испытания более одного счетчика при малых нагрузках и при отсутствии нагрузки.
Основными критериями, по которым оценивают корректность работы счетчиков при их изготовлении и периодической поверке, являются: при испытаниях индукционных счетчиков - частота вращения их дисков; при испытаниях электронных счетчиков - частота импульсного сигнала на их испытательных выходах.
При испытаниях счетчиков в случае малых нагрузок входные сигналы, определяющие регистрируемую счетчиками энергию, подают такого уровня, при котором период вращения диска или период выходного импульсного сигнала, составляет сотни секунд и более. Далее используется общий для индукционных и электронных счетчиков термин - период выходного сигнала.
Контроль периода выходного сигнала при малых нагрузках осуществляют путем измерения интервала времени:
между первым и вторым появлением метки, нанесенной на диск индукционного счетчика, в контрольном окне счетчика или между первым и вторым уходом метки из контрольного окна;
между первым и вторым появлением фронта или спада выходного импульсного сигнала электронного счетчика.
Проверку счетчиков при отсутствии нагрузки осуществляют:
путем контроля отсутствия второго появления метки, нанесенной на диск индукционного счетчика, в контрольном окне счетчика в течение заданного времени после ее первого появления или путем контроля отсутствия второго ухода метки из контрольного окна после ее первого ухода;
путем контроля отсутствия второго появления фронта или спада выходного импульсного сигнала электронного счетчика в течение заданного времени после первого фронта или спада.
Это приводит к необходимости проведения испытаний при малых нагрузках в течение длительного времени, равного, зачастую, нескольким сотням секунд. При испытаниях в случае отсутствия нагрузки, при проверке отсутствия самохода, продолжительность испытаний может достигать нескольких десятков минут. Общая продолжительность испытаний счетчиков при всех других уровнях нагрузки, как правило, не превышает нескольких минут.
Известны устройство и способ, реализованные в аналогах - установках [1], [2] и [3]. Контроль частоты выходных сигналов счетчиков в установке [1] производят путем измерения длительности интервала времени между двумя ближайшими фронтами. Контроль частоты выходных сигналов счетчиков на установке [2] производится путем измерения длительности интервала времени между двумя ближайшими перепадами выходного сигнала любого, но одинакового направления. Устройство и способ, реализованный в установке [2], позволяет несколько сократить, по сравнению с устройством и способом, реализованным в установке [1], время испытаний при малых нагрузках и при отсутствии нагрузки. Но в случае, если выходной импульсный сигнал счетчиков не является «меандром», скважность значительно больше 2-х, максимальное время испытаний по обоим алгоритмам равно:
удвоенной длительности периода выходного импульсного сигнала испытуемых счетчиков при проведении испытаний при малых нагрузках;
удвоенному времени ожидания результата при отсутствии нагрузки.
Наиболее близким к заявляемому способу прототипом является устройство [3] и реализованный на его основе способ. Устройство состоит из модуля, содержащего коммутаторы, которые обеспечивают по внешним сигналам управления подачу на испытуемые счетчики и отключение от них сигналов напряжения; фотосчитывающего устройства, являющегося устройством съема информации со счетчика, и позволяющего фиксировать появление в контрольном окне и уход из контрольного окна метки, нанесенной на диски испытуемого индукционного счетчика; устройства управления, контролирующего выходной сигнал фотосчитывающего устройства и в соответствии с заданным алгоритмом формирующего сигналы управления для коммутаторов. При помощи этого устройства экономится время для испытаний запуска при испытаниях низкой нагрузкой поверяемых индукционных счетчиков. Количество коммутаторов и фотосчитывающих устройств равно количеству одновременно испытуемых счетчиков.
Способ испытаний счетчиков, реализуемый прототипом, осуществляется следующим образом: перед началом испытаний осуществляют предварительную установку счетчиков, формируя команду на замыкание коммутаторов цепи напряжения, с помощью устройства управления. Затем на испытуемые счетчики подают сигналы тока и через коммутаторы цепи напряжения - сигналы напряжения. Фотосчитывающим устройством, расположенным около каждого испытуемого счетчика, фиксируют моменты появления в контрольных окнах индукционных счетчиков меток, нанесенных на диски. В моменты появления меток на выходах фотосчитывающих устройств формируются импульсы, поступающие на входы устройства управления. С помощью устройства управления в момент формирования на выходе конкретного фотосчитывающего устройства импульса выдают команду на размыкание коммутатора цепи напряжения. При этом диск данного индукционного счетчика останавливается в положении, когда метка находится в контрольном окне. Это позволяет исключить непроизводительные затраты времени, связанные с ожиданием первого появления метки диска в контрольном окне индукционного счетчика. Дальнейшие операции выполняются по общепринятому алгоритму программы испытаний.
Недостатками прототипа являются:
невозможность применения его для сокращения затрат времени на испытания электронных счетчиков, т.к. при отключении сигналов напряжения отключается и цепь питания подавляющего большинства счетчиков, а после включения питания состояние счетчика неопределенное;
необходимость выполнения прогрева индукционных счетчиков после подачи сигналов напряжения непосредственно перед испытаниями, что также приводит к непроизводительным затратам времени;
подготовка индукционных счетчиков к проведению испытаний требует значительных затрат времени на предварительную подготовку устройства из-за необходимости подключения модуля, содержащего коммутаторы, к каждому поверочному месту установки.
Целью изобретения является расширение функциональных возможностей и повышение производительности установок путем исключения непроизводительных затрат времени при испытаниях как индукционных, так и электронных счетчиков при малых нагрузках и при отсутствии нагрузки.
Сущность заявляемого устройства и способа состоит в том, что для предварительной установки счетчика в исходное состояние используют дополнительный источник тока, который подключается к испытуемому счетчику и в необходимый момент времени отключается от него в автоматическом режиме.
Общие признаки заявляемого устройства с прототипом заключаются в том, что устройство содержит коммутатор, при этом количество коммутаторов должно быть равно количеству одновременно испытуемых счетчиков, устройство съема информации со счетчиков, при этом их количество должно быть равно количеству одновременно испытуемых счетчиков, устройство управления, одно общее или равное количеству счетчиков.
Отличием заявляемого устройства является то, что в устройство введен дополнительный источник тока, количество зависит от количества испытуемых счетчиков, а устройство управления содержит в себе устройство обработки информации и выдачи результатов измерения.
Общие признаки заявляемого способа с прототипом. Перед началом испытаний выполняют операцию предварительной установки счетчика или счетчиков, при этом с помощью устройства управления формируют команду на замыкание коммутатора. С помощью устройства съема информации со счетчика, расположенного около каждого испытуемого счетчика, фиксируют моменты появления меток, нанесенных на диски, или импульсов на испытательных выходах счетчиков. В моменты появления меток или импульсов, на выходах устройства съема информации со счетчика формируются импульсы, которые поступают на входы устройства обработки информации и выдачи результатов измерения. В необходимые моменты времени выдают команду на размыкание коммутатора.
Отличительные признаки заявляемого способа. В способ для испытаний счетчиков введена операция подачи сигналов от дополнительного источника тока через коммутатор. Период поступающего импульсного сигнала от любых счетчиков как индукционных, так и электронных определяют с помощью устройства обработки информации и выдачи результатов измерения. Автоматическую остановку счета счетчиком электрической энергии осуществляют путем отключения входных сигналов тока.
Блок-схема, поясняющая реализацию заявляемых устройства и способа, приведена на чертеже с учетом поверки трех счетчиков.
К месту подключения счетчика или счетчиков 1 подключены входы по напряжению U и току I. Устройство съема информации со счетчика 2 соединено с устройством обработки информации и выдачи результатов измерения 3. Устройство 3 выполняет в заявляемом устройстве также функцию устройства управления. По команде устройства 3 подаются сигналы на замыкание и размыкание цепей коммутатора 4, соединенного с дополнительным источником тока 5.
Способ для испытаний счетчиков, реализуемый заявляемым устройством, осуществляется выполнением операций в их следующей последовательности. Для этого на испытуемый счетчик подают напряжение U. Перед началом испытаний выполняют операцию предварительной установки счетчика, при этом с помощью устройства управления формируют команду на замыкание коммутатора 4. Затем на испытуемый счетчик 1 подают сигналы от дополнительного источника тока 5 через коммутатор 4. С помощью устройства съема информации со счетчика 2, расположенного около каждого испытуемого счетчика 1, фиксируют моменты появления меток, нанесенных на диски, или импульсов на испытательных выходах счетчиков. В моменты появления меток или импульсов на выходе устройства съема информации со счетчика 2 формируются импульсы, поступающие на входы устройства обработки информации и выдачи результатов измерения 3. С помощью устройства обработки информации и выдачи результатов измерения 3 определяют период поступающего импульсного сигнала и в моменты времени, предшествующие очередному появлению метки или импульса, выдают команду на размыкание соответствующего коммутатора 4. Дальнейшие операции выполняются по общепринятому алгоритму программы испытаний путем подачи на входы по напряжению U и току I сигналов необходимого уровня.
Выполнение заявляемых устройства и способа позволило добиться того, что при испытании индукционных счетчиков диски их останавливаются в положении, когда метка находится вблизи контрольного окна. При испытании электронных счетчиков электронная схема, учитывающая энергию и формирующая выходной импульсный сигнал, устанавливается в состояние, предшествующее формированию выходного импульса. Это позволяет исключить непроизводительные затраты времени, связанные с ожиданием первого появления метки диска в контрольном окне индукционного счетчика или первого появления выходного импульса электронного счетчика при проведении собственно испытаний. Кроме того, в связи с тем, что заявляемое устройство встроено в принципиальную схему установки, соответственно, не требуются затраты времени на его подключение к каждой позиции счетчика, замыкание и размыкание цепи осуществляется автоматически по алгоритму соответствующей программы.
Наибольший полезный эффект может быть получен при применении способа и устройства в многоместных установках при одновременном испытании большого количества счетчиков. В условиях крупносерийного или массового производства счетчиков сокращение времени на испытания при малых нагрузках и при отсутствии нагрузки позволит получить ощутимый экономический эффект.
Пример реализации заявляемого устройства.
Счетчики 1 могут быть как электронными, так и индукционными.
В качестве устройства съема информации 2 может быть применено, например, фотосчитывающее устройство ЗАО «Сенсор» или датчик импульсов, встроенный в поверяемый счетчик. Устройство обработки информации 3 может быть реализовано на микроконтроллерах фирмы Texas Instruments типа MSP430. Коммутатор 4 может быть реализован на основе реле фирмы Relpol типа RM83. Дополнительный источник тока 5 может быть реализован на силовых трансформаторах ОАО «ТРАНСВИТ» типа ТПЗО-8 и балластных резисторах типа ПЭВ.
Источники информации
1. Установка для поверки счетчиков электрической энергии МК6801, ОАО «Концерн Энергомера», г.Ставрополь, Россия, www.energomera.ru.
2. Установка для поверки счетчиков электрической энергии ЭНЕРГОМЕРА СУ001, ОАО «Концерн Энергомера», г.Ставрополь, Россия, www.energomera.ru.
3. Стационарные системы для испытания счетчиков ZERA, www.zera.de. Описание модуля AMV 301.