DE2803155B1

DE2803155B1 - Messeinrichtung zur Ermittlung des Effektivwertes der Leistung eines Energieverbrauchers ueber eine Berechnungsperiode

Info

Publication number: DE2803155B1
Application number: DE2803155A
Authority: DE
Inventors: Alfred Dr-Ing Spaelti
Original assignee: Landis and Gyr AG
Current assignee: Landis and Gyr AG
Priority date: 1977-12-29
Filing date: 1978-01-25
Publication date: 1979-05-03
Also published as: ATA872678A; JPS5492786A; IT7831108A0; DE2803155C2; IT1101328B; GB2011632A; FR2415306A1; CH621631A5; GB2011632B; AT373080B; US4361872A; JPH0155423B2; FR2415306B1

Description

'eff

-VJs.

wobei Eo die Energiefestmenge, T die Dauer der Berechnungsperiode und Zdie Summe der Meßgrößen bedeutet

2. Meßeinrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Summierglied (7) ein Zählwerk ist, das über einen Nachrichtenkanal (8) mit dem Auswerteglied (9) in Verbindung steht.

3. Meßeinrichtung nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Meß- und Rechenglied (6) einen Mikroprozessor aufweist.

Die Lieferanten elektrischer Energie sind bestrebt, die Energieverbraucher zu einer zeitlich konstanten Leistungsbeanspruchung anzuhalten. Sie wenden daher Tarife an, die sich aus einem von der bezogenen Energie abhängigen Glied und aus einem von der Leistung abhängigen Glied zusammensetzen.

Es wurde gefunden, daß sich der Effektivwert oder quadratische Mittelwert der Leistung sehr gut als Tarifgröße zur Bestimmung des von der Leistung abhängigen Gliedes eignet.

Der Effektivwert y_en oder quadratische Mittelwert einer zeitabhängigen Größe y ist bekanntlich definiert

f (t) dt

JVr/

wobei Tdie Integrationsdauer und t die Zeit bedeutet.

Zur Ermittlung des Effektivwertes der Leistung eines Energieverbrauchers kann die Leistung mit einem Leistungsmeßumformer kontinuierlich gemessen, mit einem Quadrierglied ein zum Quadrat der Leistung proportionales Signal und mit einem Kondensator das Zeitintegral dieses Signals gebildet und schließlich der Effektivwert der Leistung gemäß der oben angegebenen Formel aus dem Zeitintegral berechnet werden. Eine solche Methode liefert jedoch nur befriedigend genaue Meßresultate, wenn der Effektivwert über eine verhältnismäßig kurze Berechnungsperiode ermittelt wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Meßeinrichtung zur Ermittlung des Effektivwertes der Leistung zu schaffen, die einfach ist und sich auch dann durch eine große Meßgenauigkeit auszeichnet, wenn der Effektivwert über eine sehr lange Berechnungsperiode, beispielsweise über einen Monat oder ein Jahr, ermittelt wird.

Die Erfindung besteht in den im Kennzeichen des Patentanspruches 1 angegebenen Merkmalen.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es

ίο zeigt

Fig. 1 eine Prinzipdarstellung einer Meßeinrichtung und

F i g. 2 ein Leistungs-Zeit-Diagramm.

In der F i g. 1 bedeutet 1 einen Verbraucher, der elektrische Energie aus einem Energieverteilungsnetz 2 bezieht. Mit einem Elektrizitätszähler 3 wird diese Energie gemessen. Das Zählwerk des Elektrizitätszählers 3 ist mit einem Impulsgeber 4 verbunden, der jeweils nach dem Verbrauch einer bestimmten Energiefestmenge, beispielsweise einer Kilowattstunde, einen Festmengenimpuls erzeugt. Diese Festmengenimpulse steuern ein Gerät 5, das baulich mit dem Elektrizitätszähler 3 vereinigt sein kann und aus einem Meß- und Rechenglied 6 sowie einem Summierglied 7 besteht. Das Summierglied 7 ist vorteilhaft ein in kW geeichtes Zählwerk und wird im folgenden Summierzählwerk genannt.

Das Meß- und Rechenglied 6 bildet jeweils nach dem Auftreten eines Festmengenimpulses eine zum Kehrwert des zeitlichen Abstandes dieses Festmengenimpulses zum vorangehenden Festmengenimpuls proportionale Meßgröße. Im Summierzählwerk 7 werden diese Meßgrößen aufsummiert. Vorzugsweise weist das Meß- und Rechenglied 6 einen Mikroprozessor auf, der den zeitlichen Abstand zwischen jeweils zwei aufeinanderfolgenden Festmengenimpulsen durch Vergleich mit der als Zeitbasis dienenden Netzfrequenz des Energieverteilungsnetzes 2 ermittelt und den Kehrwert dieses Abstandes berechnet. Der berechnete Kehrwert kann einem Speicher zugeführt werden, dessen Speicherinhalt in festen Blöcken entleert und in das Summierzählwerk 7 eingegeben wird. Selbstverständlich kann auf den genannten Speicher auch verzichtet und das Summierzählwerk 7 nach jedem Festmengenimpuls um einen dem Kehrwert entsprechenden Betrag weitergeschaltet werden.

Das Summierzählwerk 7 des Gerätes 5 steht über einen Nachrichtenkanal 8 mit einem Auswerteglied 9 in Verbindung. Der Nachrichtenkanal 8 kann aus einer

so bekannten Zählerstandübertragungseinrichtung, welche den Zählerstand am Ende der Berechnungsperiode über das Energieverteilungsnetz 2 oder über eine gesonderte Leitung überträgt, oder auch aus einer anderen geeigneten Nachrichtenverbindung bestehen.

In der Fig.2 bedeutet 10 eine Lastkurve, die dem Verlauf der Leistung P in Funktion der Zeit t über eine längere Berechnungsperiode T darstellt. Durch schraffierte Flächen sind Energiefestmengen Eo angedeutet, die vom Verbraucher 1 in Zeitintervallen At-, bezogen werden. Die mittlere Leistung innerhalb eines Zeitintervalls A i/ist mit P/bezeichnet.
Es gilt die Beziehung

p, ₌ E₀

' Λ ti

Im folgenden wird die Differenz zwischen den Zählwerkständen des Summierzählwerkes 7 am Ende

und zu Beginn der Berechnungsperiode Tals Meßwert Z bezeichnet. Dieser Meßwert Z entspricht den aufkumulierten Werten der über die Zeitintervalle Δ ti gemittelten Leistung P₁-.

ζ =

Im Auswerteglied 9 wird aus dem Meßwert Z die Größe

1^; τ ■

gebildet. Diese Größe entspricht dem Effektivwert P_etf der Leistung P, denn es ist

und somit

dt = P_e

_ff

Nimmt man als Beispiel eine Energiefestmenge von £ö«=lkWh, einen monatlichen Verbrauch von E = 500 kWh und eine Berechnungsperiode T von einem Monat an, so wird der Meßwert Zdurch 500 Inkremente gebildet. Der Ersatz dieser Summe durch das Integral ist also in der Praxis mit genügender Genauigkeit gewährleistet.

Der für die bezogene Energie Ezu bezahlende Betrag iCkann z. B. nach der Formel
K = a-E + b-T-P_eff = a

ermittelt werden, wobei a und b Proportionalitätsfaktoren und P der arithmetische Mittelwert der Leistung bedeuten.

Der Energiepreis je kWh steigt nach dieser Formel mit zunehmendem Wert von

η

reff _ _K

wobei Kf den Formfaktor der Lastkurve 10 bedeutet. Der Formfaktor £>ist gleich 1, wenn der Verbraucher jo seine Energie bei konstanter Leistung bezieht. Praktisch ist der Formfaktor /skimmer größer als 1.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Meßeinrichtung zur Ermittlung des Effektivwerts der Leistung eines Energieverbrauchers über eine Berechnungsperiode, gekennzeichnet durch einen einem Verbrauchszähler (3) zugeordneten Impulsgeber (4) zur Erzeugung von Festmengenimpulsen, von denen jeder den Verbrauch einer vorbestimmten Energiefestmenge darstellt, durch ein an den Impulsgeber (4) angeschlossenes Meß- und Rechenglied (6) zur Bildung von dem Kehrwert der Zeitabstände zwischen den einzelnen Festmengenimpulsen proportionalen Meßgrößen, durch ein Summierglied (7) zum Aufsummieren der Meßgrößen und durch ein Auswerteglied (9) zur Bildung des Effektivwertes /Wder Leistung nach der Beziehung