DE69832556T2

DE69832556T2 - Robuster Elektrizitätszähler

Info

Publication number: DE69832556T2
Application number: DE69832556T
Authority: DE
Inventors: Randal K. West Lafayette Bond; Robert E. Lafayette Slaven; Gordon R. West Lafayette Burns; Christopher L. Granger Anderson
Original assignee: Landis and Gyr Utilities Services Inc
Current assignee: Landis and Gyr LLC
Priority date: 1997-06-24
Filing date: 1998-06-24
Publication date: 2006-08-17
Anticipated expiration: 2018-06-25
Also published as: CA2240514C; CA2240514A1; EP0887650B1; DE69832556D1; ATE311608T1; US6112159A; EP0887650B8; EP0887650A1; TW401512B

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen elektrische Verbrauchszähler, und insbesondere elektrische Verbrauchszähler zur Verwendung in Mehrphasenleistungsgestaltungen.
Allgemeiner Stand der Technik
Bereitsteller der Versorgung mit elektrischen Gütern, oder einfach Versorgungsbetriebe, überwachen die Energieverwendung durch Kunden durch elektrische Verbrauchszähler. Elektrische Verbrauchszähler verfolgen die Menge an verbrauchter Energie, typischerweise in Kilowattstunden ("kWh") gemessen, an jeder Einrichtung des Kunden. Versorgungsbetriebe verwenden die Verbrauchsinformationen hauptsächlich zur Abrechnung, aber auch für die Betriebsmittelzuteilung und andere Zwecke.
Versorgungsbetriebe erzeugen mehrphasige elektrische Leistung, und typischerweise Dreiphasenleistung. Mehrphasige elektrische Leistung ist elektrische Wechselstromleistung, die auf mehreren Leistungsversorgungsleitungen geliefert wird. Die Spannungswellenform an jeder der Leistungsversorgungsleitungen weist einen einzigartigen Phasenwinkel auf. Während für Einfamilienwohnstätten typischerweise nur eine einzelne Phase der mehrphasigen elektrischen Leistung bereitgestellt wird, wird echte mehrphasige elektrische Leistung im Allgemeinen größeren Einrichtungen wie etwa gewerblichen und industriellen Strukturen bereitgestellt.
Historisch verwendeten elektrische Verbrauchszähler eine induktive Drehscheibe, um den Energieverbrauch zu messen. In derartigen Zählern verändert sich die Geschwindig keit, mit der sich die Drehscheibe dreht, proportional zur Menge der elektrischen Leistung, die verbraucht wird. Die Drehscheibe treibt mechanische Zähler an, die wiederum die Informationen über den gesammelten Energieverbrauch bereitstellen.
Eine neuere Entwicklung in elektrischen Verbrauchszählern sind elektronische Zähler. Elektronische Zähler ersetzen die ältere Zählergestaltung mit der induktiven Drehscheibe. Elektronische Zähler weisen mehrere Vorteile einschließlich des Vorteils der Bereitstellung von Merkmalen über die einfache Leistungsverbrauchsmessung hinaus auf. Elektronische Zähler können zum Beispiel den Energiebedarf verfolgen, den Leistungsfaktor verfolgen und Messungen der Leistung pro Phase durchführen. Zusätzlich können elektronische Zähler das Verfahren, durch das sie den Energieverbrauch berechnen, verändern, um sich an mehrere Gebäudeleitungsführungen und Leistungsgestaltungen anzupassen, wodurch die Vielseitigkeit der Zähler erhöht wird.
Elektronische Zähler sind auch zu einer ziemlich hochentwickelten Diagnostik fähig. Zum Beispiel lehrt die US-Patentschrift Nr. 5,631,554 an Briese et al. einen Diagnostik-Werkzeugkasten, der in den Zähler eingebaut ist. Der Diagnostik-Werkzeugkasten in der Vorrichtung von Briese et al. misst die Größe und die Phasenwinkel der Spannung und des Stroms pro Phase und vergleicht dann die gemessenen Werte mit erwarteten Werten, um zu bestimmen, ob ein Verdrahtungsfehler vorhanden ist. Ein Verdrahtungsfehler ist ein Fehler entweder im Zähler selbst oder in der Schnittstelle zwischen dem Zähler und dem elektrischen System, an das er angeschlossen ist. Verdrahtungsfehler verursachen typischerweise, dass ein Zähler wesentlich ungenaue Leistungsmessungen vornimmt. Als Ergebnis können Verdrahtungsfehler den Verlust wesentlicher Erträge für Versorgungsbetriebe verursachen, da der Zähler die tatsächliche Energiemenge, die verbraucht wird, nicht richtig aufzeichnet.
Ein Nachteil des Zählers, der im Patent von Briese et al. offenbart ist, ist, dass er ohne eine weitere Anpassung, damit es möglich wird, unterschiedliche Dienstarten zu bestimmen, nur die Dienstart, an die er angeschlossen ist, automatisch bestimmt.
Kurzdarstellung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung überwindet diese und andere Nachteile des Stands der Technik durch automatisches Identifizieren der Dienstart, an die der Zähler angeschlossen ist, um die Diagnostik zu erleichtern und den Zählerbetrieb zu regulieren, um etwaige Verdrahtungsfehler, die während der Diagnostik festgestellt werden, auszugleichen.
Die vorliegende Erfindung beinhaltet einen elektrischen Verbrauchszähler, der dazu betriebsfähig ist, den Leistungsverbrauch in einem mehrphasigen elektrischen System zu messen. Das Verfahren stellt einen oder mehrere Verdrahtungsfehler, die die Leistungsverbrauchsmessung des elektrischen Verbrauchszählers beeinflussen, fest, und gleicht diese aus. Das Verfahren beinhaltet die Schritte des Erhaltens von gemessenen Daten des Phasenwinkels für mehrere Phasen in einem mehrphasigen elektrischen System; des periodischen Durchführens eines oder mehrerer diagnostischer Tests unter Verwendung der gemessenen Daten des Phasenwinkels, um zu bestimmen, ob ein Verdrahtungsfehler vorhanden ist, und des automatischen Regulierens des Betriebs des elektrischen Verbrauchszählers, um einen Ausgleich für den Verdrahtungsfehler zu bewirken, wobei dieser Ausgleich eine Genauigkeit der Leistungsverbrauchsmessung des elektrischen Verbrauchzählers erhöht. Der Zähler ist dazu betriebsfähig, Verdrahtungsfehler einschließlich von Polaritätsfehlern und Kreuzphasenfehlern auszugleichen. Der Zähler ist dazu betriebsfähig, die Dienstart, an die er angeschlossen ist, automatisch zu bestimmen.
Diese wie auch andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden Durchschnittsfachleuten durch Bezugnahme auf die folgende ausführliche Beschreibung und die beiliegenden Zeichnungen leicht offensichtlich werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 zeigt einen Überblick über einen elektrischen Verbrauchszähler, der zum Messen eines dreiphasigen elektrischen Leistungsdiensts verdrahtet ist;
1a zeigt ein Zeigerdiagramm, das die Beziehung zwischen den drei Spannungs- und Stromphasen im wie in 1 gezeigt verdrahteten Zähler veranschaulicht;
2 zeigt einen Überblick über einen elektrischen Verbrauchszähler, der in einer Weise, die einen Spannungspolaritätsfehler enthält, wobei eine Spannungsphase 180° phasenverschoben ist, zum Messen von dreiphasiger elektrischer Leistung angeschlossen ist;
2a zeigt ein Zeigerdiagramm, das die Beziehung zwischen den drei Spannungs- und Stromphasen, wie sie durch den wie in 2 gezeigt verdrahteten Zähler gemessen werden, veranschaulicht;
3 zeigt einen Überblick über einen elektrischen Verbrauchszähler, der in einer Weise, die einen Kreuzphasenfehler enthält, wobei zwei Stromphasen kreuzverdrahtet sind, zum Messen von dreiphasiger elektrischer Leistung angeschlossen ist;
3a zeigt ein Zeigerdiagramm, das die Beziehung zwischen den drei Spannungs- und Stromphasen, wie sie durch den wie in 3 gezeigt verdrahteten Zähler gemessen werden, veranschaulicht;
4 zeigt ein Blockdiagramm eines elektrischen Verbrauchszählers nach der vorliegenden Erfindung;
5 zeigt ein Ablaufdiagramm der allgemeinen Tätigkeiten der Steuerung eines elektrischen Verbrauchszählers nach der vorliegenden Erfindung;
6 zeigt ein ausführlicheres Ablaufdiagramm der Tätigkeiten, die durch eine Steuerung in einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung durchgeführt werden;
7, 7a, 8 und 9 zeigen ausführliche Ablaufdiagramme der Tätigkeiten, die durch eine Steuerung durchgeführt werden, um mehrere Verdrahtungsfehler festzustellen und Ausgleiche für die festgestellten Verdrahtungsfehler zu bewirken; und
10 zeigt eine Tabelle von erwarteten Werten, die mehreren Dienstarten entsprechen.
Ausführliche Beschreibung
1 zeigt einen rein begrifflichen Überblick über einen elektrischen Verbrauchzähler zum Messen eines dreiphasigen elektrischen Leistungsdiensts. Gezeigt sind ein Zähler 10 und ein Satz von mehrphasigen Netzleitungen einschließlich einer Netzleitung 12 für die Phase A, einer Netzleitung 14 für die Phase B, einer Netzleitung 16 für die Phase C und einer Neutralleitung 18. Der Zähler 10 beinhaltet einen Sensorschaltungsaufbau, der einen Stromsensor 20 für die Phase A, einen Stromsensor 22 für die Phase B, einen Stromsensor 24 für die Phase C, einen Spannungssensor 26 für die Phase A, einen Spannungssensor 28 für die Phase B, und einen Spannungssensor 30 für die Phase C umfasst. Der Zähler 10 beinhaltet einen nicht gezeigten Messschaltkreis (siehe 4), der aus den Strömen und Spannungen, die durch die Spannungssensoren 26, 28 und 30 und durch die Stromsensoren 20, 22 und 24 festgestellt wurden, Leistungsverbrauchsmessungen und andere Informationen erzeugt.
Der Stromsensor 20 für die Phase A ist an einen ersten Transformator 32 angeschlossen, der wiederum vorteilhaft gelegen ist, um Strom auf der Netzleitung 12 der Phase A festzustellen. Der Stromsensor 22 für die Phase B ist in der gleichen Weise an einen zweiten Transformator 34 angeschlossen, der wiederum vorteilhaft gelegen ist, um Strom auf der Netzleitung 14 für die Phase B festzustellen. Der Stromsensor für die Phase C ist an einen entsprechend gelegenen dritten Transformator 36 angeschlossen. Der Spannungssensor 26 für die Phase A ist zwischen der Netzleitung 12 für die Phase A und der Neutralleitung 18 angeschlossen. Der Spannungssensor 28 für die Phase B ist zwischen der Netzleitung 14 für die Phase B und der Neutralleitung 18 angeschlossen. Der Spannungssensor 30 für die Phase C ist zwischen der Netzleitung 16 für die Phase C und der Neutralleitung 18 angeschlossen.
Die Netzleitung 12 für die Phase A, die Netzleitung 14 für die Phase B, und die Netzleitung 16 für die Phase C sind Teil einer 120-Volt-Vierleiter-Stern-Dienstart, die in der Technik wohlbekannt ist. Mehrphasige elektrische Leistung wird Kunden in mehreren Konfigurationen, die als Dienstarten bekannt sind, bereitgestellt. Eine Dienstart ist typischerweise durch den Nennspannungspegel und eine Verdrahtungskonfiguration definiert. Eine Verdrahtungskonfiguration ist weiter durch die Anzahl von Leitern, (drei Leiter oder vier Leiter) und die Verdrahtungsbeziehung zwischen den Phasen (Stern oder Dreieck) definiert. Zum Beispiel weist eine 120-Volt-Vierleiter-Stern-Dienstart einen Nennspannungspegel von 120 Volt und eine Vierleiter-Stern-Verdrahtungskonfiguration auf. Die am gebräuchlichsten verwendeten Dienstarten sind standardisiert und sind Durchschnittsfachleuten wohlbekannt.
Verschiedene Standard-Wattstundenzählerarten, die als Zählerformen bekannt sind, werden verwendet, um den Leistungsverbrauch für die verschiedenen Dienstarten zu messen. Der beispielhafte Zähler 10 von 1 weist eine 9S-Zählerform auf. Wie in der Technik wohlbekannt ist, hängt die Zählerart, die zur Verwendung in einer bestimmten Kundeneinrichtung passend ist, von einer Anzahl von Faktoren einschließlich der Dienstart; dem erwarteten höchsten Pegel des Stroms; der benötigten Genauigkeit; den Kosten; und, ob die Verdrahtungskonfiguration einen gemeinsamen Neutralleiter aufweist, ab. Die gebräuchlich verwendeten Zählerformen beinhalten die als 5S-, 45S-, 6S-, 36S-, 9S-, 16S-, 12S- und 25S-Zählerform bezeichneten Formen und sind jeweils fähig, mehrere Dienstarten zu messen. Die Verwendung einer 9S-Zählerform für den Zähler 10 ist nur beispielhaft angegeben, und die Ausführung der vorliegenden Erfindung ist keineswegs auf eine bestimmte Zählerform beschränkt.
1a zeigt ein Zeigerdiagramm, das die Beziehung zwischen den drei Spannungs- und Stromphasen veranschaulicht, die durch den Sensorschaltungsaufbau 10 des Zählers, wie er in 1 verdrahtet ist, 10 festgestellt werden. Im Allgemeinen werden die drei Spannungsphasen in einer Vierleiter-Stern-Verdrahtungskonfiguration typischerweise um einen Phasenwinkel von ungefähr 120° getrennt sein, wie dies auch die drei Stromphasen sein werden. Jeder Phasenstrom und seine entsprechende Phasenspannung sind typischerweise um einen Phasenwinkel von 0° bis ±90° getrennt, wie etwa um 30°, wie in 1a gezeigt ist. Der Phasenwinkel schwankt abhängig von der Art der Belastung, die am gemessenen elektrischen System angebracht ist.
Zum Zweck der Klarstellung einiger der Vorteile der vorliegenden Erfindung veranschaulichen 2 und 3 zwei Umstände, bei denen ein Verdrahtungsfehler einen Ertragsverlust für einen Versorgungsbetrieb verursachen kann.
2 zeigt einen Überblick über den elektrischen Verbrauchszähler, der in einer Weise verdrahtet ist, die einen als ein Spannungspolaritätsfehler bekannten Verdrahtungsfehler enthält. Ein Spannungspolaritätsfehler ist ein Fehler, bei dem die Messungen von einem Phasenwinkel 180° phasenverschoben sind. Zu Klarheitszwecken werden die Bestandteile von 2 die gleichen Bezugszeichen wie gleiche Bestandteile in 1 aufweisen. Wie in 2 gezeigt wurde der Anschluss zwischen der Netzleitung 16 für die Phase C und dem Spannungssensor 30 für die Phase C mit dem Anschluss zwischen dem Neutralleiter 18 und dem Spannungssensor 30 für die Phase C in Nebeneinanderstellung gebracht. Das Ergebnis dieser Nebeneinanderstellung ist, dass die durch den Sensorschaltungsaufbau des Zählers 10 festgestellte Spannung der Phase C wie in 2a gezeigt als 180° phasenverschoben festgestellt werden wird. Da die Spannung der Phase C 180° phasenverschoben ist, werden die Leistungsmessungen der Phase C, V_C·I_C, negative Werte erzeugen. Die Einbringung einer negativen Leistungsverbrauchsmessung verringert die gesamte Leistungsverbrauchsmessung stark, was zu einem Ertragsverlust für den Versorgungsbetrieb führt. Nach der vorliegenden Erfindung identifiziert der Messschaltungsaufbau des Zählers wie nachstehend in Verbindung mit 4 und 7 ausführlicher besprochen den in 2 und 2a gezeigten Polaritätsfehler und gleicht er ihn als Folge aus. Als Ergebnis weist die ausgeglichene Leistungsverbrauchsmessung keine negative Komponente auf und ist sie daher genauer.
3 zeigt einen Überblick über den elektrischen Verbrauchszähler, der in einer Weise verdrahtet ist, die einen als ein Kreuzphasenfehler bekannten Verdrahtungsfehler enthält. Ein Kreuzphasenfehler ist ein Fehler, bei dem die Messungen von zwei Stromphasen vertauscht sind, häufig aufgrund einer Kreuzverdrahtung. Zu Klarheitszwecken werden die Bestandteile von 3 die gleichen Bezugszeichen wie gleiche Bestandteile in 1 aufweisen. Wie in 3 gezeigt wurde der Anschluss zwischen dem ersten Transformator 32 und dem Stromsensor 20 für die Phase A mit dem Anschluss zwischen dem zweiten Transformator 34 und dem Stromsensor 22 für die Phase B in Nebeneinanderstellung gebracht. Das Ergebnis dieser Nebeneinanderstellung ist, dass der Feststellschaltkreis den Strom der Phase A als den Strom der Phase B verarbeiten wird, und umgekehrt. 3a zeigt ein Zeigerdiagramm, das die Beziehung zwischen den wie durch den Feststellschaltkreis mit dem in 3 veranschaulichten Kreuzverdrahtungsfehler gemessenen drei Spannungsphasen und Stromphasen veranschaulicht. Eine Kreuzphase führt ebenfalls zu wesentlich ungenauen Leistungsmessungen, die einen Ertragsverlust für den Versorgungsbetrieb verursachen. Nach der vorliegenden Erfindung identifiziert der Messschaltungsaufbau des Zählers wie nachstehend in Verbindung mit 4 und 8 ausführlicher besprochen den in 3 und 3a gezeigten Kreuzphasenfehler und gleicht er ihn als Folge aus.
4 zeigt ein Blockdiagramm eines elektrischen Verbrauchszählers nach der vorliegenden Erfindung. Der Zähler umfasst im Wesentlichen einen Sensorschaltungsaufbau 102 und einen Messschaltkreis 104. Der Sensorschaltungsaufbau 102 beinhaltet wie in 1, 2 und 3 gezeigt den Stromsensor 20 für die Phase A, den Stromsensor 22 für die Phase B und den Stromsensor 24 für die Phase C, die gemeinschaftlich als ein mehrphasiger Stromsensor bezeichnet werden. Der Sensorschaltungsaufbau 102 beinhaltet ferner wie in 1, 2 und 3 gezeigt den Spannungssensor 26 für die Phase A, den Spannungssensor 28 für die Phase B und den Spannungssensor 30 für die Phase C, die gemeinschaftlich als ein mehrphasiger Spannungssensor bezeichnet werden. Der Messschaltkreis 104 umfasst ferner einen Umwandlungsschaltkreis 106, einen Prozessor 108, einen nichtflüchtigen Speicher 110, eine Anzeige 112 und einen Kommunikationsanschluss 114.
Der Stromsensor 20 für die Phase A ist angeschlossen, um ein Signal zu erhalten, das den Strom anzeigt, der durch die Netzleitung 12 für die Phase A (siehe 1) fließt. Zu diesem Zweck ist der Stromsensor 20 für die Phase A wie in 1 gezeigt an den ersten Transformator 32 angeschlossen, der vorteilhaft gelegen ist, um Strom auf der Netzleitung 12 für die Phase A festzustellen und ein Signal zu erzeugen, das die Menge des Stroms darauf anzeigt. Der Stromsensor für die Phase A ist außerdem durch den ersten Multiplexer 116 an den Messschaltkreis 104 angeschlossen. Der Stromsensor 20 für die Phase A kann einen Stromtransformator oder jede beliebige andere in der Technik bekannte Vorrichtung enthalten, die Strom vom ersten Transformator 32 feststellt und ein Signal erzeugt, das die Menge des festgestellten Stroms anzeigt. In alternativen Ausführungsformen misst der Stromsensor 20 den Strom, der durch die Netzleitung 12 für die Phase A fließt, direkt und wird der erste Transformator 32 als Ergebnis nicht benötigt. Die direkte Messung von Strom wird in unabhängigen Zählerformen, die wohlbekannt sind, durchgeführt. In unabhängigen Zählerformen kann passend ein eingebetteter Spulensensor als ein Stromsensor verwendet werden.
Der Stromsensor 22 für die Phase B ist in einer Weise, die zur oben in Verbindung mit der Phase A besprochenen analog ist, angeschlossen, um ein Signal zu erhalten, das den Strom, der durch die Netzleitung 14 für die Phase B (siehe 1) fließt, anzeigt. Der Stromsensor 22 für die Phase B ist außerdem durch den ersten Multiplexer 116 an den Messschaltkreis 104 angeschlossen. In der gleichen Weise ist der Stromsensor 24 für die Phase C angeschlossen, um ein Signal zu erhalten, das den Strom, der durch die Netzleitung 16 für die Phase C (siehe 1) fließt, anzeigt. Der Stromsensor 24 für die Phase C ist ebenfalls durch den ersten Multiplexer an den Messschaltkreis 104 angeschlossen. Der Stromsensor 22 für die Phase B und der Stromsensor 24 für die Phase C weisen vorzugsweise den gleichen Aufbau wie der Stromsensor 20 für die Phase A auf.
Der Spannungssensor 26 für die Phase A ist direkt an die Netzleitung 12 für die Phase A angeschlossen (siehe 1), um davon eine Spannungsmessung zu erhalten. Zu diesem Zweck kann der Spannungssensor 26 für die Phase A passend einen hochohmigen Spannungsteiler umfassen. Der Spannungssensor 26 für die Phase A ist außerdem durch den zweiten Multiplexer 118 an den Messschaltkreis 104 angeschlossen. Der Spannungssensor 28 für die Phase B ist in der gleichen Weise angeschlossen, um eine Spannungsmessung von der Netzleitung 14 für die Phase B zu erhalten, und ist außerdem angeschlossen, um die Spannungsmessung dem zweiten Multiplexer 118 bereitzustellen. Die Spannungssensor 30 für die Phase C weist einen ähnlichen Aufbau auf und ist in einer analogen Weise zum Spannungssensor 26 für die Phase A und zum Spannungssensor 28 für die Phase B an die Netzleitung 16 für die Phase C und den Multiplexer 18 angeschlossen.
Der Umwandlungsschaltkreis 106 ist ein Schaltkreis, der dazu tätig ist, mehrphasige Spannungs- und mehrphasige Strommesssignale zu erhalten und davon digitale Daten zu erzeugen. Die erzeugten digitalen Daten beinhalten Leistungsverbrauchsdaten und gemessene Daten der Amplitude und des Phasenwinkels der Spannung und des Stroms. In der hierin beschriebenen beispielhaften Ausführungsform umfasst der Umwandlungsschaltkreis 106 einen ersten, zweiten und dritten Multiplexer 116, 118 bzw. 120, einen ersten, zweiten und dritten Analog-Digital-Wandler ("A/D") 122, 124 bzw. 126, und einen digitalen Signalprozessor 128. Die oben angeführten Bestandteile des Umwandlungsschaltkreises 106 können passend auf einem einzelnen Halbleiterträger aufgenommen werden. Ein Beispiel für einen passenden Umwandlungsschaltkreis ist der Power Measurement Integrated Circuit, der sich in elektrischen Verbrauchszählern Modell S4, die von Landis & Gyr Utility Services, Inc., erhältlich sind, findet.
Die Steuerung 108 ist betrieblich gestaltet, um die digitalen Daten vom Umwandlungsschaltkreis 106 zu erhalten, unter Verwendung der digitalen Daten den Leistungsverbrauch zu überwachen und aufzuzeichnen, und unter Verwendung der digitalen Daten zu bestimmen, ob ein oder mehrere Verdrahtungsfehler vorhanden sind, und führt diesbezügliche Programmierbefehle aus. Die Steuerung kann passend eine von NEC erhältliche Mikrosteuerung der Serie K0 sein. Die Steuerung 108 enthält im Allgemeinen Firmware, oder mit anderen Worten, einen integrierten Speicher, in den Programmierbefehle gespeichert werden. Alternativ können die Programmierbefehle im nichtflüchtigen Speicher 110 gespeichert werden.
Der dritte Multiplexer 120 und der dritte A/D stellen dem Zähler zusätzliche Fähigkeiten bereit, die außerhalb des Umfangs der vorliegenden Erfindung liegen.
Im Betrieb stellen die Stromsensoren 20, 22 bzw. 26 für die Phasen A, B und C den Strom der Phase A, den Strom der Phase B und den Strom der Phase C fest. Der Stromsensor 20 für die Phase A stellt dem ersten Multiplexer 116 ein Messsignal des Stroms der Phase A bereit, der Stromsensor 22 für die Phase B stellt dem ersten Multiplexer 116 ein Messsignal des Stroms der Phase B bereit, und der Stromsensor 24 für die Phase C stellt dem ersten Multiplexer 116 ein Messsignal des Stroms der Phase C bereit. Jedes Strommesssignal umfasst typischerweise ein Signal, das einen Spannungspegel aufweist, der den augenblicklichen Strompe gel an seiner jeweiligen Phase darstellt. Für Stromtransformatoren, die zur Verwendung in Verbrauchszählern gestaltet sind weisen die Strommesssignale eine verhältnismäßig niedrige Amplitude auf. Zum Beispiel messen die Strommesssignale in Ausführungsformen, die den Power Measurement Integrated Circuit von Landis & Gyr Utilities Services verwenden, von 0,0 Vrms bis maximal 0,3 Vrms. Natürlich können in anderen Ausführungsformen andere Skalierungsfaktoren eingesetzt werden.
Der erste Multiplexer 116 stellt das augenblickliche Strommesssignal von einem der Strommesssignale der Phase A, der Phase B oder der Phase C unter Steuerung durch die Steuerung 116 dem ersten A/D-Wandler 122 bereit. Der erste Multiplexer 116 stellt jede Phase typischerweise in einer schnellen Aufeinanderfolge von Zyklen bereit, so dass jede Phase dem ersten A/D-Wandler 122 jeden dritten Zyklus bereitgestellt wird. Nach der hierin beschriebenen beispielhaften Ausführungsform stellt der erste Multiplexer 116 die Strommesssignale mit einer Zyklusgeschwindigkeit von 3,3 kHz bereit.
Der erste A/D-Wandler 122 erhält die schnelle Aufeinanderfolge der augenblicklichen Strommesssignale und tastet sie ab oder digitalisiert sie. Der erste A/D-Wandler 122 stellt dann dem digitalen Signalprozessor 128 einen Strom von digitalen Strommessungsabtastungen bereit, die jeweils die Größe eines der drei Phasenstrome in einem bestimmten Moment darstellen. Der Strom der digitalen Worte, der durch den ersten A/D-Wandler 122 bereitgestellt wird, wird hierin als das digitale Strommesssignal bezeichnet.
Die Spannungssensoren 26, 28 bzw. 30 für die Phase A, die Phase B und die Phase C stellen die Spannung der Phase A, die Spannung der Phase B und die Spannung der Phase C gleichzeitig fest. Der Spannungssensor 26 für die Phase A stellt dem zweiten Multiplexer 118 ein Spannungsmess signal der Phase A bereit, der Spannungssensor 28 für die Phase B stellt dem zweiten Multiplexer 118 ein Spannungsmesssignal der Phase B bereit, und der Spannungssensor 30 für die Phase C stellt dem zweiten Multiplexer 118 ein Spannungsmesssignal der Phase C bereit. Jedes Spannungsmesssignal ist typischerweise ein Signal, das einen Spannungspegel aufweist, der den augenblicklichen Spannungspegel an seiner jeweiligen Phase darstellt. In der hierin beschriebenen beispielhaften Ausführungsform, die den Power Measurement Integrated Circuit verwendet, sind die Spannungssensoren dazu gestaltet, Spannungsmesssignale bereitzustellen, die von 0,0 Vrms bis maximal 0,3 Vrms reichen. Natürlich können in anderen Ausführungsformen andere Skalierungsfaktoren eingesetzt werden.
Der zweite Multiplexer 118 stellt dann die augenblicklichen Spannungsmesssignale der Phase A, der Phase B und der Phase C einzeln dem zweiten A/D-Wandler 124 bereit. Zu diesem Zweck wird der zweite Multiplexer 118 durch die Steuerung 108 gesteuert. Der zweite Multiplexer 118 stellt jedes Phasenspannungsmesssignal typischerweise in einer schnellen Aufeinanderfolge von Zyklen bereit, so dass jede Phase dem zweiten A/D-Wandler 124 jeden dritten Zyklus bereitgestellt wird. In jedem Fall erhält der zweite A/D-Wandler 124 die schnelle Aufeinanderfolge der augenblicklichen Spannungsmesssignale und tastet sie ab oder digitalisiert sie. Der zweite A/D-Wandler 124 stellt dann dem digitalen Signalprozessor 128 einen Strom von digitalen Spannungsmessungsabtastungen oder einfach ein digitales Spannungsmesssignal bereit.
Der erste A/D-Wandler 122 und der zweite A/D-Wandler 124 stellen die digitalen Messsignale der Spannung und des Stroms in einer vorbestimmten koordinierten Phasenbeziehung bereit. Nach der hierin beschriebenen beispielhaften Ausführungsform stellt der zweite Multiplexer 118 die Spannungsmesssignale mit der gleichen Geschwindigkeit wie jener bereit, die durch den ersten Multiplexer 116 verwendet wird, um dem ersten A/D-Wandler 122 die Strommesssignale bereitzustellen. Überdies sind der erste Multiplexer 116 und der zweite Multiplexer 118 in einer koordinierten Weise tätig, um bestimmte Phasenstrommesssignale zur gleichen Zeit wie bestimmte Phasenspannungsmesssignale bereitzustellen. Zum Beispiel stellen in einer Vierleiter-Stern-Zählerkonfiguration der erste Multiplexer 116 das Strommesssignal der Phase x und der zweite Multiplexer 118 das Spannungsmesssignal der Phase x gleichzeitig bereit, wobei x der Reihe nach zwischen A, B und C wechselt.
Der digitale Signalprozessor 128 im Umwandlungsschaltkreis 106 erhält das digitale Strommesssignal und das digitale Spannungsmesssignal und bestimmt daraus den Leistungsverbrauch. Zu diesem Zweck multipliziert der digitale Signalprozessor 128 selektiv die Spannungsmessungsabtastungen und die Strommessungsabtastungen, die von den A/D-Wandlern 122 und 124 erhalten werden, und addiert sie dann. Zum Beispiel ist die passende Leistungsberechnung in einer Vierleiter-Stern-Konfiguration: LEISTUNG = VAIA + VBIB + VCIC (1)wobei LEISTUNG in Watt angegeben ist.
Der digitale Signalprozessor 128 führt die obige Berechnung in der nachstehend beschriebenen Weise durch. Wie oben besprochen stellen die A/D-Wandler 122 und 124 die Strom- und Spannungsmessungsabtastungen für jede Phase gleichzeitig bereit. Der digitale Signalprozessor 128 multipliziert jede Spannungsmessungsabtastung mit der gleichzeitig erhaltenen Strommessungsabtastung. Das sich ergebende Produkt wird zu einem laufenden Ganzen oder einer laufenden Summe addiert. Wenn DIG V_x eine Abtastung von einem digitalen Spannungsmesssignal für eine Phase x und DIG_I_x eine Abtastung von einem digitalen Strommesssignal für die Phase x ist, führt der digitale Signalprozessor 128 mit anderen Worten die folgende Berechnung aus: LEISTUNG = SUM(CAL_VxDIG_Vx·CAL_IxDIG_Ix) (2)für x = {A, B, C, A, B, ...}
wobei CAL_V_x und CAL_I_x Kalibrierungskonstante pro Phase sind. Die Kalibrierungskonstanten pro Phase werden während der Herstellung empirisch bestimmt und berücksichtigen Abweichungen in der Vorrichtungsleistung der Spannungs- und Stromsensoren.
Der digitale Signalprozessor 128 stellt der Steuerung 108 die Leistungsmessdaten in regelmäßigen Zeitintervallen bereit, wobei die Leistungsmessdaten aus der Summe LEISTUNG für jedes Zeitintervall bestehen. Die Steuerung 108 sammelt dann die Leistungsmessdaten an, bis eine vordefinierte Schwelle von Wattstundeneinheiten erreicht wurde. Sobald eine vordefinierte Schwelle von Wattstundeneinheiten erreicht wurde, erzeugt die Steuerung 108 einen Leistungsverbrauchsimpuls und erhöht sie dann einen Leistungsverbrauchszähler. Die Steuerung 108 wiederholt dann den Vorgang, mit anderen Worten, beginnt das Ansammeln von Leistungsmessdaten, bis die vordefinierte Schwelle von Wattstunden erneut erreicht wird.
Der Leistungsverbrauchszähler ist das Mittel, durch das der Energieverbrauch des Kunden verfolgt wird. Zum Beispiel kann ein Versorgungsbetrieb, wie wohlbekannt ist, den Verbrauch eines bestimmten Kunden für einen bestimmten Abrechnungszyklus bestimmen, indem der Leistungsverbrauchszählerwert am Beginn des Abrechnungszyklus vom Leistungsverbrauchszählerwert am Ende des Abrechnungszyklus abgezogen wird. Die Steuerung 108 stellt die Leistungsverbrauchszählerinformationen vorzugsweise sowohl dem nichtflüchtigen Speicher 110 als auch der Anzeige 112 bereit. Die Anzeige 112 stellt dann eine sichtbare Darstellung der Leistungs verbrauchszählerinformationen bereit, wovon Ablesungen durch das Personal des Versorgungsbetriebs vorgenommen werden können. Der nichtflüchtige Speicher 110 speichert die Leistungsverbrauchszählerinformationen zum Zweck der Bewahrung im Fall einer Leistungsunterbrechung.
Optional stellt die Steuerung 108 die Leistungsverbrauchszählerinformationen wie auch andere Informationen dem Kommunikationsanschluss 114 bereit. Der Kommunikationsanschluss 114 kann die Informationen dann über ein externes Kommunikationsmittel wie etwa ein öffentliches Telefonnetz zu einer zentralen Verarbeitungseinrichtung für den Versorgungsbetrieb kommunizieren. Auf diese Weise kann der Versorgungsbetrieb den Leistungsverbrauch, der durch den Zähler 10 erfasst wird, verfolgen und verrechnen, ohne dass es nötig ist, dass ein Angestellter den Zähler physisch sieht.
Die Steuerung 108 weist zusätzlich die Fähigkeit auf, alternative Leistungsinformationen wie etwa VA, VAr und den Leistungsfaktor bereitzustellen. Die Größe VA ist eine wohlbekannte Leistungsverbrauchsgröße, die beim Quantifizieren der elektrischen Leistung, die tatsächlich durch einen Kunden verbraucht wurde, unter manchen Umständen genauer als gemessene Watt ist. Die Steuerung 108 ist dazu betriebsfähig, unter Verwendung von Verfahren, die in der Technik wohlbekannt sind, derartige alternative Leistungsinformationen, einschließlich VA, zu bestimmen.
Die Steuerung 108 steuert auch den Betrieb des Messschaltkreises 104 im Allgemeinen, und insbesondere den ersten, zweiten und dritten Multiplexer 116, 118 bzw. 120, den ersten, zweiten und dritten A/D-Wandler 122, 124 bzw. 126, und den digitalen Signalprozessor 128. Zu diesem Zweck stellt der Prozessor den verschiedenen Elementen des Umwandlungsschaltkreises 106 Zeitgabesignale und andere Steuersignale bereit, wie sie nötig sind, um die oben beschriebenen Tätigkeiten auszuführen. Beim Steuern des Betriebs des Messschaltkreises 104 kann die Steuerung 108 einen Ausgleich bewirken, wenn ein Verdrahtungsfehler festgestellt wird. Der Betrieb der Steuerung 108 zum Bewirken eines Ausgleichs wird nachstehend in Verbindung mit 7, 8 und 9 ausführlicher besprochen.
Zusätzlich zum Erzeugen der Leistungsverbrauchsdaten bestimmt der digitale Signalprozessor 128 auch andere Informationen und stellt diese der Steuerung 108 bereit. Im Besonderen stellt der digitale Signalprozessor 128 die gemessenen Daten der Größe der Spannung und des Stroms und die gemessenen Daten des Phasenwinkels der Spannung und des Stroms für jede Phase bereit. Die gemessenen Daten der Größe der Spannung und des Stroms stellen die RMS-Werte pro Phase dar. Die gemessenen Daten des Phasenwinkels der Spannung und des Stroms stellen typischerweise den Phasenwinkel der Spannung und des Stroms jeder Phase in Bezug auf einen Basiszeiger, zum Beispiel V_A, bereit.
Um die gemessenen Daten der Größe der Spannung und des Stroms zu erzeugen, führt der digitale Signalprozessor 128 eine RMS-Berechnung an jedem digitalen Spannungs- und Strommesssignal durch. Diese Berechnung kann, zum Beispiel, die folgenden Schritte beinhalten: Quadrieren jeder der Abtastungen des digitalen Strommesssignals und/oder Quadrieren jeder der Abtastungen des digitalen Spannungsmesssignals für jede Phase, um quadrierte Abtastungen zu erzeugen; Nehmen des Mittelwerts der quadrierten Abtastungen über die Zeit; und dann Nehmen der Quadratwurzel des sich ergebenden Mittelwerts.
Um für jede Phasenspannung Phasenwinkeldaten zu bestimmen, bestimmt der digitale Signalprozessor 128 die Zeitunterschiede zwischen den Nulldurchgängen der Spannungssignale. Der Zeitunterschied zwischen dem Nulldurchgang eines bestimmten Signals und dem Signal, das als der Basiszeiger verwendet wird, und die Richtung der jeweiligen Nulldurchgänge stellen die Phaseninformationen bereit. In der hierin beschriebenen beispielhaften Ausführungsform wird V_A als der Basiszeiger verwendet. Demgemäß wird der Phasenwinkel von V_B durch Erhalten des Unterschieds in der Zeit der Nulldurchgänge zwischen V_A und V_B wie auch der Richtung des Durchgangs gemessen.
Um Phasenwinkeldaten für jeden Phasenstrom in Bezug auf die entsprechende Phasenspannung zu bestimmen, bestimmt der digitale Signalprozessor 128 zuerst die Watt und die VAr_x für jede Phase x. Die Watt pro Phase werden unter Verwendung der Leistungsberechnung auf Basis des Produkts von DIG_V_x und DIG_I_x für jede Phase x berechnet. Die VAr pro Phase werden basierend auf dem Produkt von DIG_I_x und DIG_V_x (–90°) für jede Phase x berechnet. In der beispielhaften Ausführungsform hierin stellt der digitale Signalprozessor 128 der Steuerung 108 die VAr_x- und die Watt_x-Daten, die die Informationen des Stromphasenwinkels enthalten, bereit. Die Steuerung 108 berechnet aus diesen Daten wie nachstehend beschrieben tatsächlich die gemessenen Werte des Phasenwinkels.
Sobald die Steuerung die gemessenen Daten der Größe und des Phasenwinkels der Spannung und des Stroms vom digitalen Signalprozessor 128 erhält, bestimmt die Steuerung dann die gemessenen Werte der Größe und des Phasenwinkels der Spannung und des Stroms. Die nachstehende Tabelle I zeigt jeden gemessenen Wert, der durch die Steuerung 108 bestimmt wird.
TABELLE 1

VRMS_A

= Größe der Spannung der Phase A

VRMS_B

= Größe der Spannung der Phase B

VRMS_C

= Größe der Spannung der Phase C

IRMS_A

= Größe des Stroms der Phase A

IRMS_B

= Größe des Stroms der Phase B

IRMS_C

= Größe des Stroms der Phase C

V_<A

= Phasenwinkel der Spannung der Phase A

V_<B

= Phasenwinkel der Spannung der Phase B

V_<C

= Phasenwinkel der Spannung der Phase C

I_<A

= Phasenwinkel des Stroms der Phase A

I_<B

= Phasenwinkel des Stroms der Phase B

I_<C

= Phasenwinkel des Stroms der Phase C

Es wird bemerkt, dass der Prozessor keine weiteren Berechnungen an den gemessenen Daten der Größe der Spannung und des Stroms durchführen muss, um die entsprechenden gemessenen Werte zu erhalten, da der digitale Signalprozessor 128 die Daten bereits im RMS-Größen-Format bereitgestellt hat. Doch in der vorliegenden Ausführungsform muss die Steuerung 108 weitere Berechnungen durchführen, um aus den gemessenen Daten des Phasenwinkels der Spannung und des Stroms die gemessenen Werte des Phasenwinkels der Spannung und des Stroms bereitzustellen. Im Besonderen bestehen die gemessenen Daten des Phasenwinkels der Spannung und des Stroms aus einer Serie von Nulldurchgangsdaten, die in Phasenwinkelwerte umgewandelt werden. Durchschnittsfachleute könnten die Steuerung 108 leicht dazu programmieren, eine derartige Umwandlung durchzuführen. Die gemessenen Daten des Phasenwinkels des Stroms bestehen aus VAr_x und Watt_x, die die Steuerung 108 unter Verwendung der Gleichung I_<x = arctan(VAr_xWatt_x) in Phasenwinkelwerte umwandelt. Alternativ ist ins Auge gefasst, dass der digitale Signalprozessor 128 dazu konfiguriert sein könnte, die gemessenen Daten des Phasenwinkels der Spannung und des Stroms im in Tabelle 1 gezeigten Format der gemessenen Werte bereitzustellen.
Wie nachstehend leichter offensichtlich werden wird, setzt die Steuerung 108 die gemessenen Werte von Tabelle 1 beim Diagnostizieren und Ausgleichen von Messfehlern ein. Es wird ferner bemerkt, dass in Dienstarten, die einen Neutralleiter beinhalten, der Strom des Neutralleiters I_N durch Addieren der anderen Ströme bestimmt werden kann.
Somit ist in einer Vierleiter-Stern-Konfiguration I_N = I_A + I_B + I_C.
5 zeigt ein Ablaufdiagramm der allgemeinen Tätigkeiten des Prozessors eines elektrischen Verbrauchszählers nach der vorliegenden Erfindung. Im Besonderen initialisiert die Steuerung 108 zuerst den Messschaltkreis 104, damit dieser unter Verwendung einer Standardkonfiguration tätig ist (Schritt 502). Die Standardkonfiguration besteht unter anderem aus dem Multiplexierschema der Multiplexer 116, 118 und 120, den LEISTUNGS-Berechnungen, den VAr-Berechnungen, und den Berechnungen der gemessenen Größe und Phase der Spannung und des Stroms, und anderen Berechnungen, die durch den digitalen Signalprozessor 128, die Steuerung 108 oder irgendeine Kombination aus sowohl dem digitalen Signalprozessor 128 und der Steuerung durchgeführt werden. In der vorliegenden Ausführungsform initialisiert die Steuerung den Messschaltkreis 104, damit dieser wie oben in Verbindung mit 4 beschrieben tätig ist.
Die Steuerung 108 erhält als nächstes gemessene Werte vom Unwandlungsschaltkreis 106 (Schritt 504). Die gemessenen Werte können gemessene Werte der Größe der Spannung, des Phasenwinkels der Spannung, der Größe des Stroms oder des Phasenwinkels des Stroms oder jede beliebige Kombination davon beinhalten.
Die Steuerung 108 verwendet die gemessenen Werte, um die Dienstart, an die der Zähler angeschlossen ist, oder die gegenwärtige Dienstart zu bestimmen (Schritt 506). Die Steuerung 108 bestimmt die gegenwärtige Dienstart automatisch, wie nachstehend in Verbindung mit 6 näher besprochen wird. Sobald die Dienstart erkannt ist, kann sich der Zähler selbst konfigurieren, um Messungen für die erkannte Dienstart durchzuführen, und kann er dann wie oben in Verbindung mit 4 beschrieben mit der Messung fortfahren. Der Zähler benötigt die Selbstkonfigurierung, um Messungen durchzuführen, die für die erkannte Dienstart passend sind, da zum Beispiel unterschiedliche Berechnungen nötig sind, um Dreileiter-Dreiecks-Verdrahtungskonfigurationen und Vierleiter-Stern-Verdrahtungskonfigurationen zu messen.
In einer alternativen Ausführungsform kann der Zähler auf eine bestimmte Dienstart beschränkt sein oder manuell für eine bestimmte Dienstart konfiguriert sein. In manchen Systemen ist die Dienstart für einen Zähler durch das Setzen von Überbrückungen oder das Konfigurieren eines DIP-Schalters vordefiniert. In einem derartigen alternativen Zähler sind die Schritte 504 und 506 nicht notwendig. Doch die automatische Dienstarterkennung erhöht die Vielseitigkeit des Zählers stark, da dieser kein besonderes Programmierinstallationspersonal oder eine Vorkonfigurierung in der Fabrik benötigt.
In jedem Fall führt die Steuerung 108 danach periodisch eine Diagnostik durch, um zu bestimmen, ob ein Verdrahtungsfehler vorhanden ist, und bewirkt sie einen Ausgleich, wenn ein Verdrahtungsfehler festgestellt wird (Schritt 508). Im Besonderen erhält die Steuerung 108 zuerst neu gemessene Werte vom Umwandlungsschaltkreis 106 und vergleicht sie die Werte mit dem Satz von erwarteten Werten, die der gegenwärtigen Dienstart entsprechen (Schritt 510). Die gemessenen Werte können abhängig von den diagnostischen Fähigkeiten des Zählers die gleichen Werte beinhalten, die oben in Verbindung mit Schritt 504 besprochen wurden, oder können mehr oder weniger Werte beinhalten. In der vorliegenden Ausführungsform beinhalten die gemessenen Werte, die für die Diagnostik verwendet werden, alle Werte der Größe und des Phasenwinkels der Spannung und des Stroms.
Die Steuerung 108 bestimmt dann, ob ein Fehler vorhanden ist (Schritt 512). Zu diesem Zweck bestimmt die Steuerung 108, ob jeder der gemessenen Wert innerhalb einer angemessenen Toleranz oder eines Bereichs für den entsprechenden erwarteten Wert liegt. Wenn kein Fehler festgestellt wird, setzt die Steuerung 108 dann die Durchführung der Messfunktionen fort und wartet auf die nächste periodische Diagnostikprüfung (Schritt 508). Wenn jedoch ein Fehler festgestellt wird, führt die Steuerung 108 dann wie nachstehend näher beschrieben eine automatische Regulierung durch (Schritt 514).
Man stelle sich zum Beispiel einen Zähler vor, der in einer 120-Volt-Vierleiter-Stern-Dienstart installiert ist, wie er in 1 veranschaulicht ist. Die erwarteten Werte (mit Toleranzen) sind: VRMS_A = VRMS_B = VRMS_C = 120 vrms (96 vrms bis 138 vrms); V_<A = 0° (Bezug); V_<B = 120° ± 10°; V_<C = 240° ± 10°; I_<A = 0° ± 90°; I_<B = 120° ± 90°; und I_<C = 240° ± 90°. Es wird bemerkt, dass es im Allgemeinen keine Werte für die Größe des Stroms gibt, da der Stromverbrauch von Kunde zu Kunde schwankt. Dennoch kann für den Kunden eine Vorkehrung getroffen sein, um erwartete Stromgrößenwerte für eine bestimmte Anwendung zu definieren. In jedem Fall wird kein Fehler festgestellt, wenn die gemessenen Werte für VRMS_A; VRMS_B, VRMS_C, V_<A, V_<B, V_<C, I_<A, I_<B und I_<C alle innerhalb der erwarteten Bereiche liegen. Wenn jedoch einer oder mehrere Werte nicht innerhalb der erwarteten Bereiche liegen, dann besteht der Hinweis auf einen Verdrahtungsfehler. Wenn zum Beispiel der Wert V_<C nicht zwischen 230° und 250° liegt, sondern vielmehr einen Wert von 60° aufweist, dann stellt die Steuerung 108 einen Fehler fest. Unter diesen Umständen kann die Steuerung 108 bestimmen, dass der Anschluss der Spannung der Phase C 180° phasenverschoben ist. Eine derartige Ablesung zeigt das Vorhandensein eines Spannungspolaritätsfehlers am Sensor zur Messung der Spannung der Phase C an, wie er etwa in 2 und 2a veranschaulicht ist.
Unter Rückkehr zur allgemeinen Beschreibung von 4 führt die Steuerung 108 dann eine Regulierung (Schritt 514) am Messschaltkreis 104 und typischerweise am Umwandlungsschaltkreis 106 (siehe 4) durch, wenn ein Fehler vorhanden ist. Die Regulierung bewirkt einen Ausgleich, der dem festgestellten Fehler entspricht, und dient zur Erhöhung der Genauigkeit des Zählers. Im oben beschriebenen Beispiel, bei dem die Polarität an V_C umgekehrt ist, würde die Steuerung 108 einen Ausgleich bewirken, indem sie Steuersignale an ein oder mehrere Elemente des Messschaltkreises 104 bereitstellt, um die Polaritätsumkehr auszugleichen. Zum Beispiel kann die Steuerung 108 ein Signal an den digitalen Signalprozessor 128 bereitstellen, das verursacht, dass der digitale Signalprozessor 128 alle DIG_V_C-Abtastungen um einen Faktor von –1 skaliert.
6 zeigt die Tätigkeiten einer Zählersteuerung in einer beispielhaften Ausführung der vorliegenden Erfindung genauer. In dieser beispielhaften Ausführung wird die Steuerung in einem Zähler verwendet, der eine 9S-Zählerform aufweist. Im Allgemeinen sind die nachstehend beschriebenen Tätigkeiten in der gleichen Weise auf andere Zählerformen anwendbar, wobei nur geringfügige Abänderungen benötigt werden.
6 zeigt die Hauptbetriebsschleife einer Steuerung eines Zählers, der einen ähnlichen Aufbau wie den oben in Verbindung mit 4 beschriebenen aufweist. 6 veranschaulicht unter anderem eine Weise, in der die oben in Verbindung mit 5 beschriebenen Schritte im Kontext von anderen Messtätigkeiten tätig sind.
Unter besonderer Bezugnahme auf 6 initialisiert die Steuerung nach dem Einschalten den Messschaltkreis 104 des Zählers. Der Messschaltkreis kann passend ein Schaltkreis sein, der ähnliche Fähigkeiten wie der Messschaltkreis 104 von 4 aufweist (Schritt 402). Die Steuerung konfiguriert den Messschaltkreis so, dass dieser Leistungsberechnungen durchführt, die für eine Standardverdrahtungskonfiguration passend sind. In diesem Beispiel kann die Steuerung den Messschaltkreis des 9S-Zählers so konfigurieren, dass er Messungen und Leistungsberechnungen für eine Vierleiter-Stern-Verdrahtungskonfiguration durchführt. In anderen Ausführungsformen einschließlich jener, die andere Zählerformen umfassen, kann die Steuerung den Messschaltkreis natürlich so konfigurieren, dass er Messungen und Leistungsberechnungen für eine unterschiedliche Verdrahtungskonfiguration durchführt.
Sobald der Messschaltkreis initialisiert ist, setzt die Steuerung zwei Markierungen: GuteDienstArt = 0, was darstellt, dass noch keine gute Dienstart identifiziert wurde; und VornahmeSSCAN = 1, was darstellt, dass SSCAN durchgeführt werden soll (Schritt 404). Dann beginnt die Steuerung die Hauptschleife. Im ersten Schritt der Hauptschleife (Schritt 406) bestimmt die Steuerung, ob neue gemessene Daten der Größe und des Phasenwinkels der Spannung (und des Stroms), oder einfach gemessene Daten, bereit sind. Neue gemessene Daten werden durch den Umwandlungsschaltkreis typischerweise alle 300 Millisekunden bereitgestellt. Der Zeitrahmen von 300 Millisekunden gestattet, dass ausreichende Spannungsabtastungen angesammelt werden, um charakteristische RMS-Größen-Berechnungen durchzuführen. Man wird erkennen, dass der genaue Zeitraum nur beispielhaft angegeben ist.
Wenn neue gemessene Daten bereit sind, verarbeitet die Steuerung dann als nächstes verschiedene Energie- und Bedarfsvariable (Schritt 408). Elektronische Zähler bieten heute häufig Fähigkeiten zum Messen vieler Gesichtspunkte des gemessenen Energiebedarfs. Die verschiedenen Energie- und Bedarfsvariablen, die benötigt werden, um diese Fähigkeiten bereitzustellen, werden typischerweise aktualisiert, wenn jeder Satz von neuen gemessenen Daten verfügbar wird.
Nachdem die Energie- und die Bedarfsvariablen verarbeitet wurden, bestimmt die Steuerung den Status der Markierung VornahmeSSCAN (Schritt 410). Wenn die Markierung gesetzt ist (1), dann führt die Steuerung das SSCAN-Programm durch (Schritt 412). Das SSCAN-Programm von Schritt 412 versucht, unter Verwendung der gemessenen Daten der Größe und der Phase der Spannung die Dienstart zu bestimmen. Um dies zu tun, vergleicht die Steuerung die gemessenen Daten der Größe und der Phase der Spannung mit erwarteten Werten. Eine Tabelle von erwarteten Werten ist in 10 gezeigt. Jeder Eintrag in der Tabelle von 10 identifiziert Werte für eine bestimmte Dienstart. Wenn die gemessenen Werte jenen der Sätze von erwarteten Werten ausreichend ähnlich sind, dann ist der Zähler unter der Dienstart tätig, die diesem Satz von erwarteten Werten entspricht, und wird die Markierung GuteDienstArt gesetzt (1).
Wenn die gemessenen Werte jedoch keinem der Sätze der erwarteten Werte ausreichend ähnlich sind, aber eine vorbestehende Dienstart im Zähler gespeichert wurde, geht der Zähler dann unter der vorbestehenden Dienstart vor, setzt aber die Markierung GuteDienstArt nicht. Wenn die gemessenen Werte schließlich keinem der Sätze von erwarteten Werten ausreichend ähnlich sind und keine vorbestehende Dienstart gespeichert wurde, dann wird der Fehler einer unbekannten Dienstart gesetzt. Eine vollständige Erklärung eines passenden Programms, das als das SSCAN-Programm von Schritt 412 verwendet werden kann, kann in der US-Patentanmeldung mit der Seriennummer 08/690.973 gefunden werden.
Wenn das SSCAN-Programm abgeschlossen wurde, stellt die Steuerung die Markierung SSCAN auf 0 zurück (Schritt 414) und geht sie zu Schritt 416 über. Unter erneuter Bezugnahme auf Schritt 410 geht die Steuerung direkt zu Schritt 416 über, wenn die Steuerung bestimmt, dass die Markierung SSCAN gelöscht (0) ist.
In Schritt 416 bestimmt die Steuerung, ob der Fehler einer unbekannten Dienstart vorhanden ist. Wenn kein Fehler einer unbekannten Dienstart vorhanden ist, dann kann die Steuerung die bekannte Dienstart verwenden, um diagnostische Programme durchzuführen (Schritt 418), und zum Beginn der Hauptschleife zurückzukehren (Schritt 406). Die diagnostischen Programme werden nachstehend in Verbindung mit 7, 7a, 8 und 9 ausführlicher besprochen. Wenn der Fehler einer unbekannten Dienstart vorhanden ist, überspringt die Steuerung die Diagnostik und kehrt sie von Schritt 416 direkt zu Schritt 406 zurück.
Unter erneuter Bezugnahme auf Schritt 406 führt die Steuerung, wenn die Steuerung bestimmt, dass neue gemessene Daten nicht bereit sind, dann statt dessen eine oder mehrere Echtzeit-Softwareketten oder -Ereignisse aus. Die Echtzeit-Ereignisse beinhalten Tätigkeiten, die durch die Steuerung in bestimmten oder regelmäßigen Zeitintervallen durchgeführt werden.
Ein derartiges Echtzeit-Ereignis ist eine SSCAN-Neuprüfung, die in der vorliegenden Ausführungsform jede Minute vorkommt. Im Besonderen bestimmt die Steuerung dann, wenn neue gemessene Daten nicht bereit sind (Schritt 406), zuerst, ob seit der letzten SSCAN-Neuprüfung eine Minute vergangen ist (Schritt 420). SSCAN wird vorzugsweise jede Minute neu geprüft, um während des Zählereinschaltens ein Zeitpolster bereitzustellen. Zum Beispiel wird der Zähler in Hochleistungs-Zählerformen wie etwa 480-Volt-Vierleiter-Dreiecksformen für jede Phase einzeln eingeschaltet und kann er zum Einschalten mehrere Minuten benötigen. In einem derartigen Zähler kann sich die Steuerung möglicherweise einschalten, wenn die erste Phase eingeschaltet wird, und kann sie möglicherweise versuchen, SSCAN mehrere Minuten vor der Betriebsfähigkeit der anderen Phasen durchzuführen. Wenn die Steuerung SSCAN durchführt, bevor alle Phasen ein geschaltet sind, wird die Steuerung nicht fähig sein, die Dienstart zu erkennen.
Wenn seit der letzten SSCAN-Neuprüfung keine Minute vergangen ist, dann überspringt die Steuerung die SSCAN-Neuprüfung und geht sie dazu über, andere Echtzeit-Ereignisse auszuführen (Schritt 422). Wenn jedoch seit der letzten SSCAN-Neuprüfung eine Minute vergangen ist, dann bestimmt die Steuerung den Status der Markierung Gute-DienstArt (Schritt 424). Wenn die Markierung GuteDienstArt gesetzt (1) ist, dann muss das SSCAN-Programm nicht ausgeführt werden, und geht die Steuerung dazu über, andere Echtzeit-Ereignisse auszuführen (Schritt 422). Wenn die Markierung GuteDienstArt jedoch gelöscht (0) ist, was anzeigt, dass die Dienstart noch nicht richtig identifiziert worden ist, dann setzt die Steuerung die Markierung VornahmeSSCAN auf 1 (Schritt 426). Mit der gesetzten Markierung VornahmeSSCAN wird die Steuerung SSCAN durchführen, nachdem die Steuerung das nächste Mal Schritt 410 ausführt. In jedem Fall geht die Steuerung nach Schritt 426 dazu über, die anderen Echtzeit-Ereignisse und, insbesondere, die normalen Messfunktionen auszuführen (Schritt 422).
Die anderen Echtzeit-Ereignisse beinhalten andere Programme, die die Steuerung in regelmäßigen Zeitintervallen durchführt. Zum Beispiel beinhalten die anderen Echtzeit-Ereignisse Funktionen wie die Anzeigeverarbeitung, die Überprüfung des Zeitplans der Verwendungszeit, die Bedarfsintervallverarbeitung und Kommunikationen. Die Ausführung und Einzelheiten derartiger anderer Echtzeit-Ereignisse liegen außerhalb des Umfangs der Erfindung und können durch einen Durchschnittsfachmann leicht aufgenommen werden.
7, 7a, 8 und 9 zeigen ausführliche Ablaufdiagramme der Tätigkeiten, die durch eine Steuerung eines elektrischen Verbrauchszählers durchgeführt werden, um Verdrahtungsfehler festzustellen und Ausgleiche für festge stellte Verdrahtungsfehler zu bewirken. Im Allgemeinen veranschaulichen die Ablaufdiagramme in 7, 7a, 8 und 9 die Diagnose und die Korrektur mehrerer allgemeiner Zählerverdrahtungsfehler einschließlich fehlender Spannung, Spannungspolaritätsumkehr, Strompolaritätsumkehr und Kreuzphasen. Die Ablaufdiagramme von 7, 7a, 8 und 9 stellen das diagnostische Programm von Schritt 418 von 6 ausführlicher dar.
Der Fehler von fehlender Spannung
Das Diagnostikprogramm beginnt mit Schritt 650 von 7. 7 zeigt ein Ablaufdiagramm des Abschnitts des Diagnostikprogramms, das einen Verdrahtungsfehler feststellt, welcher eine Messung mit fehlender Spannung verursacht, und einen Ausgleich dafür bewirkt. Ein Beispiel eines derartigen Verdrahtungsfehlers kann unter Bezugnahme auf 1 veranschaulicht werden. Unter Bezugnahme auf 1 kann eine Messung mit fehlender Spannung auftreten, wenn einer der Spannungssensoren 26, 28 bzw. 30 für die Phase A, B oder C nicht an seine entsprechende Netzleitung angeschlossen ist.
Unter erneuter Bezugnahme auf 7 bestimmt die Steuerung in Schritt 650, ob die gemessenen Werte der Größe der Spannung ihren erwarteten Werten entsprechen. Die gemessenen Werte der Größe der Spannung für eine 9S-Zählerform bestehen aus VRMS_A, VRMS_B und VRMS_C. In anderen Zählerformen wie etwa 5S-Zählerformen wird die Phase B nicht gemessen und muss daher VRMS_B nicht beinhaltet sein. Die erwarteten Werte sind Werte für mehrere Dienstarten, die im Speicher wie etwa dem Speicher 110 von 4 gespeichert sind. Zum Beispiel zeigt 10 eine Tabelle von erwarteten Werten für mehrere Dienstarten, in denen eine 9S-Zählerform eingesetzt wird.
Die gemessenen Werte werden als zu den erwarteten Werten passend oder damit konform angesehen, wenn jeder gemessene Wert innerhalb einer vordefinierten Toleranzgrenze seines entsprechenden erwarteten Werts liegt. Durchschnittsfachleute können passende Toleranzgrenzen auswählen. Wenn die gemessenen Werte der Größe der Spannung jeweils (innerhalb der Toleranz) zu ihren entsprechenden erwarteten Werten passen, oder, mit anderen Worten, damit konform sind, geht die Steuerung dann dazu über, eine weitere Diagnostik durchzuführen, um zu bestimmen, ob jegliche Verdrahtungsfehler vorhanden sind (Schritt 702 von 7a).
Wenn die gemessenen Werte jedoch nicht konform sind, bestimmt die Steuerung dann zuerst, ob eine der Phasenspannungsmessungen fehlt, während ihr jeweiliger Phasenstrom nach wie vor vorhanden ist (Schritt 652). Zu diesem Zweck bestimmt die Steuerung zuerst, ob irgendwelche Phasen vorhanden sind, die einen gemessenen Stromwert von nicht Null, IRMS_x ≠ 0, aber keinen gemessenen Spannungswert, VRMS_x = 0, aufweisen. Wenn keine Spannungsmessungen fehlen, während Strom vorhanden ist, kehrt die Steuerung dann zurück, um mit normalen Messfunktionen fortzufahren (Schritt 660). In einem solchen Fall kann die Steuerung passend eine Fehlermarkierung setzen und verursachen, dass ein derartiger Fehler angezeigt wird.
Wenn die Steuerung jedoch bestimmt, dass eine Spannungsmessung fehlt, bestimmt die Steuerung dann als nächstes, ob die Markierung GuteDienstArt gesetzt ist (Schritt 654). Wie oben in Verbindung mit Schritt 412 von 6 besprochen ist die Steuerung dazu betriebsfähig, die Dienstart nach dem Einschalten unter Verwendung des SSCRN-Programms zu bestimmen. Wenn die Dienstart in Schritt 412 identifiziert wurde, ist die Markierung GuteDienstArt gesetzt. In manchen Fällen kann ein Zähler jedoch von einem Standort zu einem anderen bewegt werden und in eine unter schiedliche Dienstart installiert werden. In einem solchen Fall kann das SSCAN-Programm (Schritt 412 von 6) die Dienstart möglicherweise nicht erkennen, wenn der Zähler eingeschaltet wurde. Obwohl die Dienstart möglicherweise nicht erkannt wird, würde die Steuerung die vorher bestimmte Dienstart behalten und würde sie die Markierung Gute-DienstArt nicht setzen. Die Markierung GuteDienstArt wird in Schritt 654 geprüft, um Umstände handzuhaben, bei denen ein Zähler zu einer unterschiedlichen Dienstart bewegt wird und ein Fehler von fehlender Spannung vorhanden ist.
Demgemäß bestimmt die Steuerung die Dienstart und ersetzt sie die Messung mit fehlender Spannung, wenn die Markierung GuteDienstArt gleich 0 ist (Schritt 656). Im Besonderen bestimmt die Steuerung die Dienstart und ersetzt sie die Messung mit fehlender Spannung unter Verwendung des folgenden Verfahrens. Die Steuerung wählt zuerst einen ersten Kandidaten für die Dienstart aus der Dienstartentabelle. Wie oben besprochen kann die Dienstartentabelle in einem Speicher gespeichert sein und Daten enthalten, die den in 10 veranschaulichten ähnlich sind. Die Steuerung ersetzt dann den Wert der fehlenden Spannung, VRMS_x, mit dem passenden Wert aus der Tabelle für den ersten Kandidaten für die Dienstart. Danach führt die Steuerung das SSCAN-Programm durch, um zu bestimmen, ob die Hinzufügung des VRMS_x-Werts eine Erkennung der Dienstart ermöglicht. Wenn dies der Fall ist, wird die erkannte Dienstart die neue Dienstart und ersetzt die Steuerung die identifizierte fehlende Spannung. Die fehlende Spannung wird in der nachstehend in Verbindung mit Schritt 658 beschriebenen Weise ersetzt. Die Steuerung kann danach zu ihren normalen Tätigkeiten zurückkehren (Schritt 660). Wenn die Hinzufügung des VRMS_x-Werts keine Erkennung der Dienstart ermöglicht, wählt die Steuerung dann einen zweiten Kandidaten für die Dienstart und wiederholt sie die obigen Schritte des Ersetzens der fehlenden Spannung VRMS_x mit dem passenden Wert vom zweiten Kandidaten für die Dienstart; und des Durchführens des SSCAN-Programms. Der Vorgang kann wiederholt werden, bis alle möglichen Werte von VRMS_x, die für die verschiedenen Dienstarten passend sind, ersetzt wurden und SSCAN durchgeführt wurde.
Man stelle sich zum Beispiel Umstände vor, bei denen VRMS_A = 277, VRMS_B = 277, VRMS_C = 0 und GuteDienstArt = 0 ist. In Schritt 656 würde die Steuerung einen ersten Kandidaten für die Dienstart aus der Dienstartentabelle wählen, wie etwa die Dienstart Vierleiter-Stern-120V von 10. Die Steuerung würde dann den fehlenden Spannungswert VRMS_C durch 120 V ersetzen und dann SSCAN durchführen. Das SSCAN-Programm würde die Dienstart in einem solchen Fall nicht erfolgreich erkennen, da VRMS_A = 277, VRMS_B = 277 und VRMS_C = 120 ist. Demgemäß würde die Steuerung einen zweiten Kandidaten für die Dienstart wählen, wie etwa die Dienstart Vierleiter-Stern-277V. Die Steuerung würde VRMS_C durch 277 ersetzen und erneut SSCAN durchführen. Das SSCAN-Programm würde dann die Dienstart Vierleiter-Stern-277V erfolgreich erkennen, da VRMS_C gleich 277 gesetzt ist. Als Ergebnis würde die Steuerung in einem solchen Fall einen Ausgleich bewirken, um die Spannungsmessung der Phase C durch eine 277-Volt-Wechselstrom-Wellenform zu ersetzen.
Der mit Schritt 656 beginnende obige Vorgang stellt einen wichtigen Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung dar. Dieser Vorgang gestattet, dass eine nicht erkannte Dienstart, der auch eine Phasenspannung fehlt, sowohl erkannt als auch anschließend korrigiert wird.
Unter erneuter Bezugnahme auf Schritt 654 geht die Steuerung zu Schritt 658 über, wenn GuteDienstArt = 1 ist. In Schritt 658 führt die Steuerung eine Regulierung durch, die dazu tätig ist, eine fehlende Spannung zu ersetzen. Zu diesem Zweck steuert die Steuerung den Betrieb des Umwandlungsschaltkreises, wie etwa des Umwandlungsschaltkreises 106, um die Regulierung zum Ersatz der fehlenden Spannung zu bewirken. Im Besonderen benötigt der Zähler zur Durchführung der passenden Leistungsmessungsberechnungen, dass die tatsächliche Spannungswellenform ersetzt wird. Um die Wellenform zu ersetzen, veranlasst die Steuerung den Umwandlungsschaltkreis, unter Verwendung regulierter und/oder kombinierter Versionen von zumindest einer der anderen digitalen Phasenspannungsmesssignale ein digitales Ersatzmesssignal für die fehlende Phasenspannung zu erzeugen.
Um einen derartigen Ersatz durchzuführen, wird bemerkt, dass jedes digitale Phasenspannungsmesssignal als eine phasenverschobene Version eines anderen digitalen Phasenspannungsmesssignals oder eine Kombination der anderen beiden digitalen Phasenspannungsmesssignale ausgedrückt werden kann. Zum Beispiel kann jedes beliebige Spannungsphasensignal einer Vierleiter-Stern-Verdrahtungskonfiguration durch die umgekehrte Summe der verbleibenden beiden Phasenspannungssignale ersetzt werden. Somit kann V_A als VA = –(VB + VC)ausgedrückt werden.
In einem solchen Fall würde die Steuerung den digitalen Signalprozessor veranlassen, die negative Zahl der Summe der Abtastungen von Phase B und Phase C in jedes Glied der Leistungsgleichung einzusetzen, das normalerweise die Abtastungen von Phase A benötigt. Zum Beispiel würde die Berechnung der Leistung in Watt durch den digitalen Signalprozessor unter Verwendung der folgenden Gleichung berechnet werden: LEISTUNG = –(CAL_VBDIG_VB + CAL_VCDIG_VC)·(CAL_IADIG_IA) + (CAL_VBDIG_VB)·(CAL_IBDIG_IB) + (CAL_VCDIG_VC)·(CAL_ICDIG_IC) – (CAL_VBDIG_VB + CAL_VCDIG_VC)·(CAL_IADIG_IA) + (CAL_VBDIG_VB)·(CAL_IBDIG_IB) (3)
Die obige Berechnung kann durch den in 4 veranschaulichten Umwandlungsschaltkreis in der nachstehenden Weise durchgeführt werden. Unter Bezugnahme auf 4 wird bemerkt, dass die Abtastungen DIG_V_B und DIG_V_C dem digitalen Signalprozessor 128 zur Ausführung der obigen Leistungsberechnung gleichzeitig bereitgestellt werden müssen. Um dies zu tun, werden der dritte Multiplexer 120 und der dritte A/D 126 zur Umwandlung und zur Bereitstellung einer zweiten gleichzeitigen Spannungsabtastung an den digitalen Signalprozessor 128 eingesetzt. Zur Ausführung der obigen beispielhaften Gleichung, worin die Spannung der Phase A fehlt, würde der zweite Multiplexer 118 im Besonderen keine Spannungsmesssignale von jedem der drei Spannungssensoren 26, 28 und 30 in einer Phasenrotation A, B, C, A, B, C, A ... auswählen, wie dies im normalen Betrieb erfolgt. Statt dessen wählt der zweite Multiplexer 118 die Spannungsmesssignale in der folgenden Phasenrotation aus: B, B, C, B, B, C, B ... In zusammenwirkender Weise wählt der dritte Multiplexer 120 die Spannungsmesssignale in der folgenden Rotation aus: C, X, X, C, X, X, C ... (wobei X ein "gleichgültiger" Wert ist). Auf diese Weise können die Spannungssignale von B und C gleichzeitig durch den zweiten A/D 124 und den dritten A/D umgewandelt werden und dem digitalen Signalprozessor 128 in dem Zeitschlitz bereitgestellt werden, der normalerweise den Spannungsmesssignalen von der Phase A zugeteilt ist.
Obwohl das obige Beispiel die Regulierungen am Umwandlungskreis 106 veranschaulicht, die nötig sind, um ein fehlendes Spannungsmesssignal der Phase A zu ersetzen, können Durchschnittsfachleute die obigen Techniken leicht auf den Ersatz der Spannungsmesssignale der Phase B und der Phase C anwenden.
Unter erneuter Bezugnahme auf 7 kann die Steuerung in Schritt 658 verwandte Techniken verwenden, um Spannungen in einer Vierleiter-Dreieck-Verdrahtungsgestaltung zu ersetzen. Zum Beispiel kann ein fehlendes Spannungssignal der Phase A einfach durch Ersetzen eines umgekehrten Spannungssignals der Phase B ersetzt werden. Die Steuerung führt auf Basis der Dienstart einfach die passende Regulierung durch, um die fehlende Spannung zu ersetzen.
Sobald die Steuerung die passende Regulierung durchgeführt hat, um die fehlende Spannung zu ersetzen, kann die Steuerung zu ihren normalen Tätigkeiten zurückkehren (Schritt 660).
Es wird bemerkt, dass andere Verfahren verwendet werden können, um ein Signal von fehlender Spannung zu ersetzen. Zum Beispiel kann der Umwandlungsschaltkreis oder der Messschaltkreis des Zählers einen Speicher beinhalten, in dem eine Nachschlagetabelle gespeichert ist, die aus einer Abfolge der digitalen Spannungsmessungsabtastungen besteht, die einer Sinuswelle von 120, 277, 240 oder 480 Volt entsprechen. In einem solchen Fall kann der Umwandlungsschaltkreis die Abtastungen aus dem Speicher in die passende Phasenbeziehung eingesetzt verwenden, um eine fehlende Spannungsphase zu ersetzen.
Der Spannungspolaritätsfehler
7a zeigt den Ablauf der Tätigkeiten, die durch den Prozessor ausgeführt werden, wenn die Steuerung in Schritt 650 von 7 bestimmt, dass alle gemessenen Werte der Größe der Spannung konform sind. 7a zeigt ein Ablaufdiagramm des diagnostischen Programms, das eine Spannungspolaritätsumkehr identifiziert und einen Ausgleich dafür bewirkt. Eine Spannungspolaritätsumkehr ist zum Beispiel dann vorhanden, wenn ein Spannungssensor eines Zählers falsch verdrahtet ist. 2 und 2a veranschaulich ten ein Beispiel eines falsch verdrahteten Spannungssensors 30 für die Phase C, der zu einem Spannungspolaritätsfehler führt.
Im Betrieb bestimmt die Steuerung zuerst, ob die gemessenen Werte des Spannungsphasenwinkels ihren erwarteten Werten entsprechen (Schritt 702). Zum Beispiel bestehen die gemessenen Werte des Spannungsphasenwinkels für eine 9S-Zählerform aus V_<A, V_<B und V_<C. In der gleichen Weise wie die erwarteten Werte der Größe sind die erwarteten Werte des Spannungsphasenwinkels im Speicher wie etwa dem Speicher 110 von 4 gespeichert. Beispielsweise zeigt 10 eine Tabelle von erwarteten Werten des Phasenwinkels für mehrere Dienstarten, in denen eine 9S-Zählerform eingesetzt wird.
In der gleichen Weise wie bei den gemessenen Werten der Spannungsgröße werden die gemessenen Werte des Spannungsphasenwinkels als den erwarteten Werten entsprechend angesehen, wenn jeder gemessene Wert innerhalb einer vordefinierten Toleranzgrenze seines entsprechenden erwarteten Werts liegt. Durchschnittsfachleute können passende Toleranzgrenzen wählen. Wenn die gemessenen Werte des Phasenwinkels konform sind, geht die Steuerung dann dazu über, eine weitere Diagnostik durchzuführen, um zu bestimmen, ob jedwede anderen Arten von Verdrahtungsfehlern vorhanden sind (Schritt 706).
Wenn die gemessenen Werte des Spannungsphasenwinkels jedoch nicht konform sind, besteht der Hinweis auf einen Verdrahtungsfehler und setzt die Steuerung mit dem Diagnostizieren des Verdrahtungsfehlers und seinem Ausgleich fort. Im Allgemeinen identifiziert die Steuerung, ob ein Phasenspannungspolaritätsfehler vorhanden ist, oder mit anderen Worten, ob V_<A, V_<B oder V_<C ungefähr 180° phasenverschoben ist. Zu diesem Zweck führt die Steuerung die mit Schritt 704 beginnenden Schritte des Ablaufdiagramms aus.
In Schritt 704 bestimmt die Steuerung, ob ein Umkehren der Spannungsmessung der Phase A konforme gemessene Werte des Spannungsphasenwinkels erzeugen würde. Zu diesem Zweck addiert (oder subtrahiert) der Prozessor 180° zu (von) den gemessenen Werten V_<B und V_<C und vergleicht er diese Werte erneut mit den erwarteten Werten. Da V_<A im Allgemeinen als der Bezugsphasenwinkel verwendet wird, der immer 0° beträgt, stellt das Umkehren von V_<B und V_<C eine ausreichende Annäherung der Wirkungen des Umkehrens von V_<A bereit. Wenn der Vergleich der umgekehrten Werte von V_<B und V_<C anzeigt, dass die gemessenen Spannungsphasenwinkel nun konform sind, besteht der Hinweis auf einen Spannungspolaritätsfehler und geht die Steuerung dazu über, einen Ausgleich für den Spannungspolaritätsfehler zu bewirken (Schritt 708). Wenn dies jedoch nicht der Fall ist, setzt die Steuerung dann ihre Diagnose fort (712).
In Schritt 708 bewirkt die Steuerung den Ausgleich durch derartiges Ändern der Konfiguration des Messschaltkreises oder des Umwandlungsschaltkreises des Zählers, dass die Spannungsmessungen für die Phase A in der Phase umgekehrt werden. Dies kann auf eine Anzahl von Weisen einschließlich, zum Beispiel, des Multiplizierens der digitalen Spannungsmesssignalabtastungen der Phase A mit –1, erfolgen. In der in 4 beschriebenen beispielhaften Ausführungsform kann die Steuerung 108 passend ein Steuersignal an den digitalen Signalprozessor 128 bereitstellen, das den digitalen Signalprozessor 128 veranlasst, in Gleichung (1) nur für die Phase A einen Multiplikator von –1 einzufügen. Der Multiplikator von –1 kann durch Multiplizieren der Kalibrierungskonstanten CAL_A der Phase A mit –1 in die Berechung der Phase A eingefügt werden.
Es wird bemerkt, dass das Umkehren einer Phasenspannungspolarität unter Verwendung des oben beschriebenen Verfahrens in Verbindung mit Schritt 704 und 708 zwei unter schiedliche Arten von Verdrahtungsfehlern ausgleichen wird. Die erste Art von Verdrahtungsfehler, die durch Umkehren einer Phasenspannungspolarität ausgeglichen wird, ist ein Fehler, bei dem der Phasenspannungssensor, der der ausgeglichenen Phasenspannung entspricht, umgekehrt verdrahtet ist. Zum Beispiel wird das Ausgleichen der Spannungsmessung der Phase A einen Verdrahtungsfehler ausgleichen, bei dem der Spannungssensor für die Phase A umgekehrt verdrahtet ist. Der zweite Verdrahtungsfehler, der in Schritt 704 und 708 ausgeglichen würde, ist ein Umstand, bei dem alle Phasenspannungssensorvorrichtungen außer demjenigen, der der ausgeglichenen Phasenspannung entspricht, rückwärts verdrahtet sind. Mit anderen Worten werden Schritt 704 und Schritt 708 die Polarität der Spannungsmessung der Phase A wirksam umkehren, wenn die Spannungssensoren für die Phase B und die Phase C rückwärts verdrahtet sind. In einem solchen Fall wird jedoch bemerkt, dass die ausgeglichenen gemessenen Winkel, V_<A, V_<B und V_<C, obwohl sie die richtige Winkelbeziehung aufzuweisen scheinen, tatsächlich alle 180° phasenverschoben sind. Ein derartiger Umstand könnte Fehler in anschließenden Leistungsverbrauchsberechnungen verursachen. Die nachstehend besprochenen Schritte 720, 721, 723 und 724 befassen sich mit diesem Umstand, um derartige Fehler zu vermeiden.
Um die Feststellung der tatsächlichen Umkehr aller Spannungsphasen in Schritt 720, 721, 723 und 724 zu unterstützen, setzt die Steuerung eine Ausgleichsmarkierung, oder COMP, = 1, um anzuzeigen, dass zumindest ein Phasenspannungsmesssignal umgekehrt wurde, was die Möglichkeit anzeigt, dass alle drei Phasenspannungen 180° phasenverschoben sind. Die Steuerung kehrt dann zu ihren normalen Tätigkeiten zurück (Schritt 710). Mit anderen Worten geht die Steuerung von Schritt 418 wie in 6 gezeigt und oben besprochen vor.
Unter erneuter Bezugnahme auf Schritt 704 bestimmt die Steuerung dann, wenn bestimmt ist, dass die Umkehrung der Phase von V_A keine konformen gemessenen Spannungswerte erzeugen würde, ob das Umkehren der Phase von V_B konforme Werte erzeugen würde (Schritt 712). Demgemäß addiert (oder subtrahiert) die Steuerung in Schritt 712 180° zum (vom) gemessenen Wert V_<B und vergleicht sie diesen Wert erneut mit seinem entsprechenden erwarteten Wert. Wenn der Neuvergleich beweist, dass jeder der gemessenen Werte einschließlich des regulierten V_<B konform ist, besteht der Hinweis auf einen Spannungspolaritätsfehler für V_B und geht die Steuerung dazu über, einen Ausgleich für den Spannungspolaritätsfehler zu bewirken (714). Wenn dies jedoch nicht der Fall ist, setzt die Steuerung ihre Diagnose fort (Schritt 716).
In Schritt 714 bewirkt die Steuerung den Ausgleich durch derartiges Ändern der Konfiguration des Messschaltkreises des Zählers, dass die Spannungsmessungen der Phase B in der Phase umgekehrt werden. Dies kann analog zur Technik, die oben für den Ausgleich einer Phasenumkehr von V_A in Schritt 708 beschrieben wurde, erreicht werden, indem eine Multiplikation der digitalen Spannungsmesssignalabtastungen der Phase B um einen Faktor –1 verursacht wird. Sobald die Steuerung den Ausgleich bewirkt, setzt die Steuerung die Markierung COMP gleich 1 (Schritt 719), und kehrt sie zu ihren normalen Tätigkeiten zurück (Schritt 710). Mit anderen Worten geht die Steuerung wie in 6 gezeigt und oben besprochen von Schritt 418 aus.
Wenn in Schritt 712 bestimmt wird, dass die Umkehrung der Phase von V_B keine konformen gemessenen Spannungswerte erzeugen würde, bestimmt die Steuerung dann, ob ein Umkehren der Phase von V_C konforme Werte erzeugen würde (Schritt 716). Demgemäß addiert (oder subtrahiert) die Steuerung 180° zum (vom) gemessenen Wert V_<C und vergleicht sie diesen Wert erneut mit seinem entsprechenden erwarteten Wert. Wenn der Neuvergleich beweist, dass jeder der gemessenen Werte einschließlich des regulierten V_<C konform ist, besteht der Hinweis auf einen Spannungspolaritätsfehler für V_C und geht die Steuerung dazu über, einen Ausgleich für den Spannungspolaritätsfehler zu bewirken (718).
In Schritt 718 bewirkt die Steuerung den Ausgleich durch derartiges Ändern der Konfiguration des Messschaltkreises des Zählers, dass die Spannungsmessungen der Phase C in der Phase umgekehrt werden. Dies kann auf eine Weise erreicht werden, die zur oben für den Ausgleich der Phasenumkehrungen von V_A und V_B in Schritt 708 bzw. 714 beschriebenen im Wesentlichen analog ist. Sobald die Steuerung den Ausgleich bewirkt, setzt die Steuerung dann die Markierung COMP gleich 1 (Schritt 719), und kehrt sie zu ihren normalen Tätigkeiten zurück (Schritt 710). Mit anderen Worten geht die Steuerung wie in 6 gezeigt und oben besprochen von Schritt 418 aus.
Es wird bemerkt, dass manche Zählerformen keine Messung der Phase B sowohl für die Spannung als auch den Strom beinhalten. Man wird verstehen, dass das obige Ablaufdiagramm unter derartigen Umständen passend verwendet werden kann. Die einzige Auswirkung, die das Fehlen der Phase B aufweisen würde, wäre, sicherzustellen, dass die Antwort in Schritt 712 negativ ist. Als Ergebnis wird das Ablaufdiagramm so tätig sein, als ob Schritt 714 nicht vorhanden wäre.
Wenn jedoch in Schritt 716 bestimmt wird, dass die Umkehrung der Phase von V_C keine konformen gemessenen Werte des Spannungsphasenwinkels erzeugen würde, fährt die Steuerung dann mit ihrer Diagnostik fort und geht sie dazu über, Schritt 802 von 8 auszuführen.
Unter erneuter Bezugnahme auf 7a und insbesondere auf Schritt 702 führt die Steuerung beginnend mit Schritt 706 eine weitere Diagnostik durch, wenn die Steuerung bestimmt, dass jeder der gemessenen Werte des Spannungsphasenwinkels konform ist. In Schritt 706 bestimmt die Steuerung, ob die Stromphasenwinkel I_<A, I_<B und I_<C innerhalb eines annehmbaren Bereichs der entsprechenden Spannungsphasenwinkel, V_<A, V_<B bzw. V_<C, liegen. Nach der vorliegenden Ausführungsform liegt ein Stromphasenwinkel I_<x innerhalb eines annehmbaren Fensters von ±90°. Die Verwendung von ±90° als das annehmbare Fenster gestattet einen weiten Bereich von Belastungen am gemessenen elektrischen System. Zum Beispiel sind manche Belastungen in ihrer Natur fast völlig induktiv, wodurch sie eine Varianz von beinahe 90° zwischen dem entsprechenden Strom- und Spannungsphasenwinkel verursachen. Wenn das annehmbare Fenster verhältnismäßig schmal ist, könnten derartige Belastungen verursachen, dass das Diagnostikprogramm fälschlich einen Verdrahtungsfehler feststellt.
Wenn alle Stromphasenwinkel in den annehmbaren Bereich fallen, oder, mit anderen Worten, konform sind, besteht kein Hinweis auf einen Verdrahtungsfehler und schließt die Steuerung das Diagnostikprogramm ab und kehrt sie zu ihren normalen Messtätigkeiten zurück, wie sie in 6 gezeigt sind.
Wenn jedoch zumindest ein Stromphasenwinkel nicht konform ist, fährt die Steuerung dann mit der Diagnostik fort. Im Besonderen bestimmt die Steuerung, ob an allen Phasen ein Strompolaritätsfehler vorhanden ist (Schritt 720). Ein Polaritätsfehler an allen Stromphasen kann sich aus mehreren Gründen ergeben. Zum Beispiel können die Stromsensoren im Zähler alle umgekehrt verdrahtet sein. Wahrscheinlicher kann eine Polaritätsumkehr in allen Phasen jedoch durch einen früheren Ausgleich für eine Spannungspolaritätsumkehr in Schritt 706, 712 oder 716 verursacht wer den, wie oben in Verbindung mit Schritt 719 besprochen wurde. Im Besonderen wird die Steuerung dann, wenn zwei von drei Spannungssensoren fehlverdrahtet sind, in Übereinstimmung mit Schritt 706, 708, 712, 714, 716 und 718 tätig die Phase des digitalen Spannungsmesssignals in der anderen Phase wirksam umkehren, wodurch verursacht wird, dass die digitalen Spannungsmesssignale aller drei Phasen 180° phasenverschoben sind. In einem solchen Fall würden die Stromphasenwinkel und die Spannungsphasenwinkel alle voneinander (ungefähr) 180° phasenverschoben sein.
Unter Rückkehr zur allgemeinen Beschreibung von 7 bestimmt die Steuerung in Schritt 720, ob das Addieren (oder Subtrahieren) von 180° zu (von) allem aus I_<A, I_<B und I_<C konforme gemessene Stromwerte erzeugen würde. Wenn dies nicht der Fall ist, fährt die Steuerung beginnend mit Schritt 802 von 8 mit der Diagnostik fort. Wenn jedoch das Umkehren aller Stromphasenwinkel Konformität erzeugen würde, bestimmt die Steuerung dann, ob die Ausgleichsmarkierung COMP gleich 1 gesetzt ist (Schritt 721). Wenn die Antwort in Schritt 721 "ja" lautet, bewirkt die Steuerung dann einen Ausgleich, indem sie alle Spannungsphasenwinkel umkehrt. Im Besonderen identifiziert die Steuerung, dass die wie ausgeglichenen Werte der Spannungsphasenwinkel alle 180° phasenverschoben sind, wenn die Steuerung bestimmt, dass alle gemessenen Werte der Spannungsphasenwinkel mit ihren entsprechenden Stromphasenwinkelwerten 180° phasenverschoben sind (Schritt 720), und dass ein Spannungsphasenwinkel ausgeglichen wurde (Schritt 721). Die Steuerung bewirkt daher den Ausgleich, alle gemessenen Spannungsphasenwinkel umzukehren. Wenn jedoch in Schritt 721 bestimmt wird, dass die Markierung COMP nicht gleich 1 gesetzt ist, bewirkt die Steuerung dann einen Ausgleich, indem sie alle Stromphasenwinkel umkehrt. Sobald die Steuerung den Ausgleich bewirkt hat, kehrt die Steuerung dann zu normalen Messtätigkeiten zurück (Schritt 710).
Der Kreuzphasenfehler
8 zeigt eine Fortsetzung des in 7 begonnenen, oben besprochenen Ablaufdiagramms des Diagnostikprogramms. Im Allgemeinen stellt der in 8 gezeigte Teil des Ablaufdiagramms Verdrahtungsfehler fest, die als Kreuzphasenfehler, wie sie in 3 und 3a beispielhaft gezeigt sind, definiert sind, und gleicht sie aus. Es gibt drei Möglichkeiten für Kreuzphasenfehler, einen, bei dem I_A und I_B vertauscht sind, einen, bei dem I_A und I_C vertauscht sind, und einen, bei dem I_B und I_C vertauscht sind. Es wird auch bemerkt, dass sich, da V_<A immer der Bezugswinkel ist, Spannungskreuzphasenfehler nur darin unterscheiden können, ob die Reihenfolge der Phasen ABC oder CBA ist. Derartige Abweichungen werden toleriert und können passend als ein Teil der Dienstartdefinition betrachtet werden. Wenn der Umstand einer Spannungskreuzphase besteht, wird er demgemäß nicht als ein Verdrahtungsfehler betrachtet. Statt dessen bestimmt die Steuerung nur, dass die Dienstart eine Phasenreihenfolge von CBA beinhaltet, wie in 10 gezeigt ist. In jedem Fall führt die Steuerung die in 8 veranschaulichten Tätigkeiten aus, um die drei möglichen Stromkreuzphasenfehler festzustellen und auszugleichen.
Die Steuerung bestimmt zuerst, ob I_<A innerhalb ihres annehmbaren Fensters, oder mit anderen Worten, innerhalb ±90°, liegt (Schritt 802). Wenn dies der Fall ist, besteht kein Hinweis auf einen Kreuzphasenfehler, der I_A enthält, und geht die Steuerung zum weiter unten besprochenen Schritt 814 über. Wenn dies jedoch nicht der Fall ist, kann der Hinweis auf einen Kreuzphasenfehler bestehen und bestimmt die Steuerung als nächstes, ob ein Austauschen von I_A und I_B passende Werte erzeugen wird (Schritt 804). Zu diesem Zweck bestimmt die Steuerung, ob I_<A, wie gemessen, innerhalb ±90° liegt, und I_>B, wie gemessen, innerhalb ±90° liegt. Wenn dies der Fall ist, bewirkt die Steuerung ei nen Ausgleich, der die Kreuzphase von I_A und I_B korrigiert (Schritt 806).
In der beispielhaften Ausführungsform von 4 kann die Steuerung den Ausgleich durch Bereitstellen von Steuersignalen an den ersten Multiplexer 116 und den zweiten Multiplexer 118 bewirken. Die Steuersignale veranlassen den zweiten Multiplexer 118, dem digitalen Signalprozessor 128 die DIG_I_B-Abtastungen (durch den A/D-Wandler 124) zur gleichen Zeit bereitzustellen, wie die DIG_V_A-Abtastungen dem digitalen Signalprozessor 128 vom ersten Multiplexer 116 (durch den A/D-Wandler 122) geliefert werden. Die Steuersignale veranlassen den zweiten Multiplexer 118 auch, dem digitalen Signalprozessor 128 die DIG_I_A-Abtastungen zur gleichen Zeit bereitzustellen, wie die DIG_V_B-Abtastungen dem digitalen Signalprozessor 128 vom ersten Multiplexer 116 geliefert werden. Wie oben beschrieben führt der digitale Signalprozessor 128 die in Gleichung (1) beschriebene Leistungsmessung durch Multiplizieren der Strom- und Spannungsabtastungen, die gleichzeitig eintreffen, durch. Als Ergebnis des Ausgleichs würde der digitale Signalprozessor 128 DIG_V_A mit DIG_I_B multiplizieren, wenn diese Werte erhalten werden, und DIG_V_B mit DIG_I_A multiplizieren, wenn diese Werte erhalten werden. Mit anderen Worten führt der digitale Signalprozessor 128 wirksam die folgende überarbeitete Leistungsmessung durch: LEISTUNG = VAIB + VBIA + VCIC (4)
Die Steuerung stellt vorzugsweise ein anderes Steuersignal bereit, das jedwede Kalibrierungskonstante, die mit I_A und I_B verbunden ist, austauscht, damit die Konstanten auf die richtige Multiplikation von DIG_V·DIG_I angewendet werden. Der oben beschriebene Ausgleich verringert jeglichen Fehler, der durch einen Kreuzphasenverdrahtungsfehler in die Leistungsverbrauchsmessung des Zählers eingebracht wird, wesentlich und beseitigt ihn wirksam.
Unter erneuter Rückkehr zur Besprechung des Ablaufdiagramms von 8 bestimmt die Steuerung dann, wenn in Schritt 804 bestimmt wird, dass ein Austauschen von I_A und I_B keinen Satz von konformen Phasenwinkelwerten erzeugen würde, als nächstes, ob ein Austauschen von I_A und I_C passende Werte erzeugen wird (Schritt 810). Zu diesem Zweck bestimmt die Steuerung, ob I_<A, wie gemessen, innerhalb ±90° liegt, und I_<C, wie gemessen, innerhalb ±90° liegt. Wenn beide Bedingungen erfüllt sind, bewirkt die Steuerung dann einen Ausgleich, der die Kreuzphase von I_A und I_C korrigiert (Schritt 812).
Um den Ausgleich in der in 4 gezeigten beispielhaften Ausführungsform eines elektrischen Verbrauchszählers zu bewirken, stellt die Steuerung 108 Steuersignale bereit, die den ersten Multiplexer 116 veranlassen, dem digitalen Signalprozessor 128 die DIG_I_C-Abtastungen (durch den A/D-Wandler 122) zur gleichen Zeit bereitzustellen, wie die DIG_V_A-Abtastungen dem digitalen Signalprozessor 128 bereitgestellt werden, und umgekehrt. Demgemäß führt der digitale Signalprozessor 128 wirksam die Berechnung LEISTUNG = VAIC + VBIB + VCIA (5)durch.
Sobald die Steuerung den Ausgleich bewirkt, kehrt die Steuerung zu normalen Messtätigkeiten zurück (Schritt 808).
Wenn jedoch in Schritt 810 bestimmt wird, dass das Umkehren von I_A und I_C keine konformen Stromphasenwinkelwerte erzeugt, besteht kein Hinweis auf einen Kreuzphasenfehler, der mit I_A verbunden ist. Demgemäß führt die Steuerung beginnend mit dem weiter unten besprochenen Schritt 902 von 9 eine weitere Diagnostik durch, um den Grund für den nichtkonformen gemessenen Wert für I_<A zu bestimmen.
Unter erneuter Bezugnahme auf Schritt 802 bestimmt die Steuerung dann, wenn I_<A innerhalb ±90° liegt, ob I_<B innerhalb ±90° liegt. Wenn dies der Fall ist, besteht kein Hinweis auf Kreuzphasenfehler, da weder für I_A noch für I_B eine Kreuzphase zu bestehen scheint. Demgemäß geht die Steuerung zum weiter unten besprochenen Schritt 912 von 9 über, wenn die Antwort auf die Frage in Schritt 814 bejahend ist.
Wenn jedoch bestimmt wird, dass I_<B nicht innerhalb ±90° liegt, bestimmt die Steuerung dann, ob ein Austauschen von I_B und I_C passende Werte erzeugen wird (Schritt 816). Zur Vornahme dieser Bestimmung bestimmt die Steuerung so wie vorher, ob I_>B, wie gemessen, innerhalb ±90° liegt, und I_<C, wie gemessen, innerhalb ±90° liegt. Wenn beide Bedingungen erfüllt sind, besteht der Hinweis auf einen Kreuzphasenfehler für I_B und I_C und bewirkt die Steuerung einen Ausgleich, der den Kreuzphasenfehler korrigiert (Schritt 818).
Um den Ausgleich in der in 4 gezeigten beispielhaften Ausführungsform eines elektrischen Verbrauchszählers zu bewirken, stellt die Steuerung 108 ein Steuersignal bereit, das den ersten Multiplexer 116 veranlasst, dem digitalen Signalprozessor 128 die DIG_I_C-Abtastungen zur gleichen Zeit bereitzustellen, wie die DIG_V_B-Abtastungen dem digitalen Signalprozessor 128 bereitgestellt werden, und umgekehrt. Demgemäß führt der digitale Signalprozessor 128 wirksam die Berechnung LEISTUNG = VAIA + VBIC + VCIB (6)durch.
Sobald die Steuerung den Ausgleich bewirkt, kehrt die Steuerung zu normalen Messtätigkeiten zurück (Schritt 808).
Wenn die Steuerung jedoch in Schritt 816 bestimmt, dass das Umkehren der Phasenwinkelwerte I_<B und I_<C keinen Satz von konformen Winkelwerten erzeugen würde, besteht kein Hinweis auf einen Kreuzphasenfehler. Die Steuerung geht dann zu Schritt 908 von 9 über.
Der Strompolaritätsfehler
9 zeigt eine Fortsetzung des in 7 begonnenen und in 7a und 8 fortgesetzten, oben besprochenen Ablaufdiagramms des Diagnostikprogramms. Im Allgemeinen stellt der in 9 gezeigte Teil des Ablaufdiagramms Verdrahtungsfehler fest, die als Strompolaritätsfehler definiert sind, und gleicht sie aus. Ein Strompolaritätsfehler ist ein Fehler, bei dem ein oder mehrere Phasenströme 180° phasenverschoben sind. Strompolaritätsfehler werden wie Spannungspolaritätsfehler häufig durch die Fehlverdrahtung von stromabfühlenden Vorrichtungen mit den Netzleitungen des gemessenen elektrischen Systems verursacht. Obwohl Strompolaritätsfehler im Allgemeinen während der Ausführung des Ablaufdiagramms von 9 identifiziert und ausgeglichen werden, wird bemerkt, dass sich die Schritte 720, 721 und 724 von 7a mit der Feststellung und dem Ausgleich für das Auftreten eines Strompolaritätsfehlers an allen drei Phasen befassen.
Unter Bezugnahme auf 9 führt die Steuerung nach der Ausführung von Schritt 810 von 8 Schritt 902 aus. Bei Schritt 810 hat die Steuerung bereits bestimmt, dass I_<A nicht innerhalb eines annehmbaren Bereichs liegt. Demgemäß bestimmt die Steuerung in Schritt 902 von 9, ob an der Phase A ein Strompolaritätsfehler vorhanden ist. Zu diesem Zweck bestimmt die Steuerung, ob I_<A + 180° in nerhalb ±90° liegt. Es wird bemerkt, dass die Antwort in Schritt 902 bei der vorliegenden Ausführungsform, bei der der annehmbare Bereich innerhalb ±90° liegt, immer "ja" sein sollte, und die Bestimmung von Schritt 902 ausgenommen werden kann. Genauer wird Schritt 902 nicht erreicht, außer wenn I_<A nicht innerhalb ±90° liegt, und wird daher I_<A + 180° immer innerhalb ±90° liegen. Doch in anderen Ausführungsformen wird möglicherweise kein so weiter Bereich von annehmbaren Werten verwendet und würde die Bestimmung von Schritt 902 notwendig sein.
Wenn die Bestimmung von Schritt 902 bejahend ist, besteht der Hinweis auf einen Polaritätsfehler für die Phase A und bewirkt die Steuerung einen passenden Ausgleich dafür (Schritt 904). Der Ausgleich kann zum Beispiel das Bereitstellen eines Signals umfassen, das verursacht, dass die Stromabtastungen der Phase A in der Phase umgekehrt werden. Im Besonderen kann die Steuerung 108 in der beispielhaften Ausführungsform von 4 ein Steuersignal an den digitalen Signalprozessor 128 bereitstellen, das den digitalen Signalprozessor 128 veranlasst, alle DIG_I_A-Abtastungen mit einem Faktor von –1 zu multiplizieren. Sobald der Ausgleich bewirkt ist, kehrt die Steuerung zu normalen Messtätigkeiten zurück (Schritt 906), wie sie in 6 veranschaulicht sind.
Wenn die Bestimmung in Schritt 902 verneinend ist, kann die Steuerung dann eine nicht gezeigte zusätzliche Diagnostik durchführen, um die Quelle des nichtkonformen gemessenen I_<A-Werts zu bestimmen, oder einfach zu normalen Messtätigkeiten zurückkehren (Schritt 906).
Die Steuerung führt Schritt 908 nach der Ausführung von Schritt 816 von 8 aus. Bei Schritt 816 hat die Steuerung bereits bestimmt, dass I_<A konform ist und dass I_<B nicht konform ist. Demgemäß bestimmt die Steuerung in Schritt 908 von 9, ob an der Phase B ein Strompolari tätsfehler vorhanden ist. Zu diesem Zweck bestimmt die Steuerung, ob I_<B + 180° innerhalb ±90° liegt. In der vorliegenden Ausführungsform, bei der der annehmbare Bereich innerhalb ±90° liegt, sollte die Antwort in Schritt 908 immer "ja" sein, und kann die Bestimmung von Schritt 908 ausgenommen sein. Doch wie oben besprochen würde die Bestimmung von Schritt 908 nötig sein, wenn der Bereich der konformen gemessenen Stromphasenwinkelwerte weniger als ±90° ist.
Wenn die Bestimmung in Schritt 908 bejahend ist, besteht der Hinweis auf einen Strompolaritätsfehler für die Phase B und bewirkt die Steuerung einen passenden Ausgleich dafür (Schritt 910). Der Ausgleich kann zum Beispiel das Bereitstellen eines Signals umfassen, das verursacht, dass die Stromabtastungen der Phase B in der Phase umgekehrt werden. In der beispielhaften Ausführungsform von 4 kann die Steuerung ein Steuersignal an den digitalen Signalprozessor 128 bereitstellen, das den digitalen Signalprozessor 128 veranlasst, alle DIG_I_H-Abtastungen mit –1 zu multiplizieren. Sobald der Ausgleich bewirkt ist, kehrt die Steuerung zu normalen Messtätigkeiten zurück (Schritt 906), wie sie in 6 veranschaulicht sind.
Wenn die Bestimmung in Schritt 908 verneinend ist, kann die Steuerung dann eine nicht gezeigte weitere Diagnostik durchführen, um die Quelle des nichtkonformen gemessenen I_<B-Werts zu bestimmen, oder einfach zu normalen Messtätigkeiten zurückkehren (Schritt 906).
Die Steuerung führt Schritt 912 nach der Ausführung von Schritt 814 von 8 aus. Bei Schritt 814 hat die Steuerung bereits bestimmt, dass I_<A und I_<B annehmbare Werte aufweisen, und dass I_<C keinen annehmbaren Wert aufweist (siehe auch die Schritte 706 und 802). Demgemäß bestimmt die Steuerung in Schritt 912 von 9, ob I_<C einen Polaritätsfehler aufweist. Zu diesem Zweck bestimmt die Steuerung, ob I_<C + 180° innerhalb ±90° liegt. Wie es in Schritt 902 und 908 der Fall war, sollte die Antwort in Schritt 912 für die vorliegende Ausführungsform immer "ja" sein. Doch wie oben besprochen kann die Bestimmung von Schritt 912 in anderen Ausführungsformen, in denen der Bereich der annehmbaren Stromphasenwinkelwerte weniger als ±90° ist, notwendig sein.
Wenn die Bestimmung in Schritt 912 bejahend ist, besteht der Hinweis auf einen Strompolaritätsfehler für die Phase C und bewirkt die Steuerung einen passenden Ausgleich dafür (Schritt 914). Der Ausgleich ist zu den oben in Verbindung mit Schritt 904 und 910 beschriebenen analog. Sobald der Ausgleich bewirkt ist, kehrt die Steuerung zu normalen Messtätigkeiten zurück (Schritt 906), wie sie in 6 veranschaulicht sind.
Wenn die Bestimmung in Schritt 912 verneinend ist, wurde kein Verdrahtungsfehler erfolgreich diagnostiziert und kehrt die Steuerung zu normalen Messtätigkeiten zurück (Schritt 906).
Es wird bemerkt, dass die oben beschriebenen Ausführungsformen nur veranschaulichend sind. Durchschnittsfachleute können leicht ihre eigenen Ausführungen ersinnen, die die Grundsätze der vorliegenden Erfindung enthalten und in ihren Umfang fallen. Zum Beispiel können die Tätigkeiten des digitalen Signalprozessors 128 von 4 durch zwei oder mehr unterschiedliche digitale Komponenten durchgeführt werden. Durchschnittsfachleute können den digitalen Signalprozessor leicht durch einen passenden alternativen digitalen Verarbeitungsschaltungsaufbau ersetzen.
Bedeutung der römischen Ziffern I bis LVI in Figur 5 bis Figur 9:
Figur 10

Claims

Verfahren in einem elektronischen elektrischen Verbrauchszähler (10), wobei der elektrische Verbrauchszähler (10) dazu betriebsfähig ist, einen Leistungsverbrauch zu messen, zum Feststellen und Ausgleichen eines Verdrahtungsfehlers, der die Leistungsverbrauchsmessung des elektrischen Verbrauchszählers (10) beeinflußt, während der Verbrauchszähler dazu betriebsfähig ist, die Dienstart, an die er angeschlossen ist, automatisch zu bestimmen, wobei das Verfahren Folgendes umfaßt: a) Erhalten von gemessenen Daten des Phasenwinkels (V_<A, V_<B, V_<C, I_<A, I_<B, I_<C) für mehrere Phasen (A, B, C) in einem mehrphasigen elektrischen System; b) periodisches Durchführen eines oder mehrerer diagnostischer Tests unter Verwendung der gemessenen Daten des Phasenwinkels (V_<A, V_<B, V_<C, I_<A, I_<B, I_<C, um zu bestimmen, ob ein Verdrahtungsfehler vorhanden ist; gekennzeichnet durch c) automatisches Regulieren des Betriebs des elektrischen Verbrauchszählers (10), um einen Ausgleich für den Verdrahtungsfehler zu bewirken, wobei dieser Ausgleich eine Genauigkeit der Leistungsverbrauchsmessung des elektrischen Verbrauchszählers (10) erhöht.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei Schritt a) ferner das Erhalten von gemessenen Daten des Spannungsphasenwinkels (V_<A, V_<B, V_<C) umfaßt, wobei Schritt b) ferner das periodische. Durchführen eines oder mehrerer diagnostischer Tests unter Verwendung der gemessenen Daten des Spannungsphasenwinkels (V_<A, V_<B, V_<C) umfaßt, um zu bestimmen, ob ein Spannungspolaritätsfehler vorhanden ist, wobei der Spannungspolaritätsfehler umfaßt, daß zumindest eine Phasenspannung ungefähr 180° phasenverschoben ist, und wobei Schritt c) ferner das automatische Regulieren des Betriebs des Verbrauchszählers (10) durch Bewirken eines Ausgleichs für den Spannungspolaritätsfehler umfaßt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei Schritt a) das Erhalten von gemessenen Daten des Stromphasenwinkels (I_<A, I_<B, I_<C) und von gemessenen Daten des Spannungsphasenwinkels (V_<A, V_<B, V_<C) umfaßt, wobei Schritt b) ferner das periodische Durchführen eines oder mehrerer diagnostischer Tests unter Verwendung der gemessenen Daten des Spannungsphasenwinkels (V_<A, V_<B, V_<C) und der gemessenen Daten des Stromphasenwinkels (I_<A, I_<B, I_<C) umfaßt, um zu bestimmen, ob ein Kreuzphasenfehler vorhanden ist, und wobei Schritt c) ferner das automatische Regulieren des Betriebs des elektrischen Verbrauchszählers (10) umfaßt, um einen Ausgleich für den Kreuzphasenfehler zu bewirken.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei Schritt a) ferner das Erhalten von gemessenen Daten des Stromphasenwinkels (I_<A, I_<B, I_<C) umfaßt, wobei Schritt b) ferner das periodische Durchführen eines oder mehrerer diagnostischer Tests unter Verwendung der gemessenen Daten des Stromphasenwinkels (I_<A, I_<B, I_<C) umfaßt, um zu bestimmen, ob ein Strompolaritätsfehler vorhanden ist, und wobei Schritt c) ferner das automatische Regulieren des Betriebs des elektrischen Verbrauchszählers (10) umfaßt, um einen Ausgleich für den Strompolaritätsfehler zu bewirken.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei Schritt a) ferner das Erhalten von gemessenen Daten der Größe (V_A, V_B, V_C) und des Phasenwinkels ((V_<A, V_<B, V_<C) der Spannung und gemessenen Daten der Größe (I_<A, I_<B, I_<C) und des Phasenwinkels (I_<A, I_<B, I_<C) des Stroms umfaßt, Schritt b) ferner das periodische Durchführen eines oder mehrerer diagnostischer Tests unter Verwendung der gemessenen Daten der Größe und des Phasenwinkels der Spannung und der gemessenen Daten des Phasenwinkels des Stroms umfaßt, um zu bestimmen, ob einer von mehreren Verdrahtungsfehlern vorhanden ist, und ferner den Verdrahtungsfehler aus den mehreren Verdrahtungsfehlern zu identifizieren, falls ein Verdrahtungsfehler vorhanden ist, und wobei Schritt c) ferner das automatische Regulieren des Betriebs des elektrischen Verbrauchszählers (10) umfaßt, um einen Ausgleich für den identifizierten Verdrahtungsfehler zu bewirken.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei Schritt a) ferner das Erhalten von gemessenen Daten der Größe (V_A, V_B, V_C) der Spannung umfaßt, Schritt b) ferner das periodische Durchführen eines oder mehrerer diagnostischer Tests unter Verwendung der gemessenen Daten der Größe der Spannung umfaßt, um zu bestimmen, ob ein Fehler von fehlender Spannung vorhanden ist, und wobei die Steuerung ferner dazu betriebsfähig ist, den Betrieb des elektrischen Verbrauchszählers zu regulieren, um einen Ausgleich für den Fehler der fehlenden Spannung zu bewirken.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Steuerung ferner dazu betriebsfähig ist, periodisch einen oder mehrere diagnostische Tests durchzuführen, indem erwartete Werte aus einem Speicher (110) erhalten werden und die gemessenen Daten des Phasenwinkels mit den erwarteten Werten verglichen werden.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend einen Schritt d) des Bestimmens einer gegenwärtigen Dienstart, die dem mehrphasigen elektrischen System entspricht, aus mehreren möglichen Dienstarten.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei Schritt a) ferner das Erhalten von gemessenen Daten der Größe (V_A, V_B, V_C) der Spannung umfaßt, und wobei das Verfahren ferner Folgendes umfaßt: d) Erhalten der erwarteten Werte für eine oder mehrere der mehreren möglichen Dienstarten aus dem Speicher (110); und e) Vergleichen der erwarteten Werte für eine oder mehrere der möglichen Dienstarten mit den gemessenen Daten der Größe der Spannung (V_A, V_B, V_C) und den gemessenen Daten des Phasenwinkels (V_<A, V_<B, V_<C).
Verfahren nach Anspruch 1, wobei Schritt a) ferner Folgendes umfaßt: Empfangen von Meßsignalen der Spannung (V_A, V_B, V_C) und des Stroms (I_A, I_B, I_C) für mehrere Phasen (A, B, C) in einem mehrphasigen elektrischen System; Einsetzen eines Analog-Digital-Wandlers (122, 124, 126), um unter Verwendung der Meßsignale der Spannung (V_A, V_B, V_C) und des Stroms (I_A, I_B, I_C) digitale Meßsignale zu erzeugen, wobei die digitalen Meßsignale digitale Spannungsmeßsignale und digitale Strommeßsignale für jede Phase (A, B, C) des mehrphasigen elektrischen Systems enthalten; und Erzeugen von gemessenen Daten unter Verwendung der digitalen Meßsignale, wobei die gemessenen Daten gemessene Daten der Größe und des Phasenwinkels der Spannung und gemessene Daten der Größe und des Phasenwinkels des Stroms umfassen.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei die digitalen Meßsignale jeweils eine abgetastete Wellenform umfassen, die eine oder mehrere Abtastungen enthält, und wobei Schritt a) ferner das Erzeugen von Wattdaten durch Multiplizieren von digitalen Spannungsmeßsignalabtastungen mit digitalen Strommeßsignalabtastungen für jede Phase (A, B, C) des mehrphasigen elektrischen Systems umfaßt
Verfahren nach Anspruch 11, wobei Schritt a) ferner das Erzeugen von gemessenen Daten der Größe der Spannung durch Durchführen einer Berechnung des quadratischen Mittels an mehreren digitalen Spannungsmeßsignalabtastungen für jede Phase umfaßt.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei Schritt a) ferner das Erzeugen von gemessenen Daten der Größe des Stroms durch Durchführen einer Berechnung des quadratischen Mittels an mehreren digitalen Strommeßsignalabtastungen für jede Phase umfaßt.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei Schritt a) ferner das Erzeugen von gemessenen Daten des Phasenwinkels der Spannung unter Verwendung der Nulldurchgänge der digitalen Spannungsmeßsignale für die mehreren Phasen im mehrphasigen elektrischen System umfaßt.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei Schritt b) ferner das periodische Durchführen eines oder mehrerer diagnostischer Tests unter Verwendung der gemessenen Daten umfaßt, um zu bestimmen, ob ein Spannungspolaritätsfehler vorhanden ist, wobei der Spannungspolaritätsfehler umfaßt, daß zumindest eine Phasenspannung (V_A, V_B, V_C) ungefähr 180° phasenverschoben ist, und wobei die Steuerung (108) ferner dazu betriebsfähig ist, den Betrieb des Verbrauchszählers (10) durch Bewirken eines Ausgleichs für den Spannungspolaritätsfehler zu regulieren.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei Schritt c) ferner das Bewirken des Ausgleichs für den Spannungspolaritätsfehler umfaßt, indem veranlaßt wird, daß der digitale Signalprozessor (128) die digitalen Spannungsmeßsignalabtastungen, die zumindest einer Phase (A, B, C) des mehrphasigen elektrischen Systems entsprechen, mit –1 multipliziert.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei Schritt b) ferner das Durchführen eines oder mehrerer diagnostischer Tests unter Verwendung der gemessenen Daten umfaßt, um zu bestimmen, ob ein Kreuzphasenfehler vorhanden ist, wobei dieser Kreuzphasenfehler umfaßt, daß ein digitales Strommeßsignal für eine erste Phase (A, B, C) einer zweiten Phase (A, B, C) des mehrphasigen elektrischen Systems entspricht, und ein digitales Strommeßsignal für die zweite Phase einer ersten Phase des mehrphasigen elektrischen Systems entspricht, und wobei die Steuerung (108) ferner dazu betriebsfähig ist, den Betrieb des elektrischen Verbrauchszählers (10) zu regulieren, um einen Ausgleich für den Kreuzphasenfehler zu bewirken.
Verfahren nach Anspruch 17, wobei Schritt c) ferner das Bewirken eines Ausgleichs für den Kreuzphasenfehler umfaßt, indem veranlaßt wird, daß der digitale Signalprozessor (128) durch Multiplizieren der digitalen Strommeßsignalabtastungen der ersten Phase mit den digitalen Spannungsmeßsignalabtastungen der zweiten Phase und Multiplizieren der digitalen Spannungsmeßsignalabtastungen der ersten Phase (A, B, C) mit den digitalen Strommeßsignalabtastungen der zweiten Phase (A, B, C) Wattdaten erzeugt.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei Schritt b) ferner das Durchführen eines oder mehrerer diagnostischer Tests unter Verwendung der gemessenen Daten umfaßt, um zu bestimmen, ob ein Strompolaritätsfehler vorhanden ist, und wobei die Steuerung (108) ferner dazu betriebsfähig ist, den Betrieb des elektrischen Verbrauchszählers (10) zu regulieren, um einen Ausgleich für den Strompolaritätsfehler zu bewirken.
Verfahren nach Anspruch 19, wobei Schritt c) ferner das Bewirken des Ausgleichs für den Strompolaritätsfehler umfaßt, indem veranlaßt wird, daß der digitale Signalprozessor (128) die Stromspannungsmeßsignalabtastungen, die zumindest einer Phase (A, B, C) des mehrphasigen elektrischen Systems entsprechen, mit –1 multipliziert.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die gemessenen Daten gemessene Daten der Größe (V_A V_B, V_C) und des Phasenwinkels (V_<A, V_<B, V_<C) der Spannung und gemessene Daten der Größe (I_A, I_B, I_C) und des Phasenwinkels (I_<A, I_<B, I_<C) des Stroms umfassen, wobei das Verfahren das automatische Identifizieren einer vorhandenen elektrischen Dienstart auf Basis der gemessenen Daten umfaßt, wobei die diagnostischen Tests zumindest einen Teil der gemessenen Daten und die vorhandene elektrische Dienstart verwenden, um zu bestimmen, ob ein Verdrahtungsfehler vorhanden ist, und den Verdrahtungsfehler aus mehreren Verdrahtungsfehlern zu identifizieren, falls ein Verdrahtungsfehler festgestellt wird, und wobei der Ausgleich für den identifizierten Verdrahtungsfehler durchgeführt wird.
Anordnung zur Verwendung in einem elektronischen elektrischen Verbrauchszähler (10), die das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 21 durchführt, wobei der elektrische Verbrauchszähler dazu betriebsfähig ist, an eine oder mehrere elektrische Dienstarten angeschlossen zu werden, während der Verbrauchszähler dazu betriebsfähig ist, die Dienstart, an die er angeschlossen ist, automatisch zu bestimmen, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung dazu betriebsfähig ist, einen Verdrahtungsfehler festzustellen und auszugleichen, wobei die Anordnung Folgendes umfaßt a) einen Umwandlungsschaltkreis (106), um eine Leistungsverbrauchsmessung zu erzeugen und um die gemessenen Daten des Phasenwinkels für mehrere Phasen (A, B, C) eines mehrphasigen elektrischen Systems zu erzeugen; b) einen Speicher (110); und c) eine Steuerung (108), die betrieblich an den Speicher (110) und den Umwandlungsschaltkreis (106) angeschlossen ist, wobei die Steuerung (108) dazu betriebsfähig ist, – die gemessenen Daten für die mehreren Phasen (A, B, C) im mehrphasigen elektrischen System zu erhalten, – einen oder mehrere diagnostische Tests unter Verwendung der gemessenen Daten des Phasenwinkels durchzuführen, um zu bestimmen, ob ein Verdrahtungsfehler vorhanden ist, und – eine Regulierung durchzuführen, um einen Ausgleich für den Verdrahtungsfehler zu bewirken.
Anordnung nach Anspruch 22, wobei die diagnostischen Tests periodisch durchgeführt werden, und wobei die Steuerung (108) dazu betriebsfähig ist, den Betrieb des Umwandlungsschaltkreises (106) automatisch zu regulieren, um einen Ausgleich für den Verdrahtungsfehler zu bewirken, wobei der Ausgleich eine Genauigkeit der Leistungsverbrauchsmessung des elektrischen Verbrauchszählers (10) erhöht.
Anordnung nach Anspruch 23, wobei das mehrphasige elektrische System mehrere Phasenspannungen (V_A, V_B, V_C) und mehrere Phasenströme (I_A, I_B, I_C) beinhaltet, und wobei der Umwandlungsschaltkreis (106) dazu betriebsfähig ist, unter Verwendung der Nulldurchgänge einer jeden der mehreren Phasenspannungen (V_A, V_B, V_C) gemessene Daten des Phasenwinkels zu erzeugen.
Anordnung nach Anspruch 23, wobei das mehrphasige elektrische System mehrere Phasenspannungen (V_A, V_B, V_C) und mehrere Phasenströme (I_A, I_B, I_C) beinhaltet, und wobei der Umwandlungsschaltkreis (106) dazu betriebsfähig ist, Wattdaten und Blindleistungsdaten zu erzeugen, und wobei der Meßschaltkreis (102) dazu betriebsfähig ist, unter Verwendung der Wattdaten und der Blindleistungsdaten gemessene Daten des Phasenwinkels zu erzeugen.
Anordnung nach Anspruch 23, wobei die Steuerung (108) ferner dazu betriebsfähig ist, periodisch einen oder mehrere diagnostische Tests unter Verwendung der gemessenen Daten des Phasenwinkels durchzuführen, um zu bestimmen, ob ein Spannungspolaritätsfehler vorhanden ist, wobei der Spannungspolaritätsfehfer umfaßt, daß zumindest eine Phasenspannung (V_A, V_B, V_C) ungefähr 180° phasenverschoben ist, und wobei die Steuerung (108) ferner dazu betriebsfähig ist, den Betrieb des Verbrauchszählers (10) durch Bewirken eines Ausgleichs für den Spannungspolaritätsfehler zu regulieren.
Anordnung nach Anspruch 23, wobei die Steuerung (108) ferner dazu betriebsfähig ist, einen oder mehrere diagnostische Tests unter Verwendung der gemessenen Daten des Phasenwinkels durchzuführen, um zu bestimmen, ob ein Kreuzphasenfehler vorhanden ist, und wobei die Steuerung (108) ferner dazu betriebsfähig ist, den Betrieb des elektrischen Verbrauchszählers (10) zu regulieren, um einen Ausgleich für den Kreuzphasenfehler zu bewirken.
Anordnung nach Anspruch 23, wobei die Steuerung (108) ferner dazu betriebsfähig ist, einen oder mehrere diagnostische Tests unter Verwendung der gemessenen Daten des Phasenwinkels durchzuführen, um zu bestimmen, ob ein Strompolaritätsfehler vorhanden ist, und wobei die Steuerung (108) ferner dazu betriebsfähig ist, den Betrieb des elektrischen Verbrauchszählers (108) zu regulieren, um einen Ausgleich für den Strompolaritätsfehler zu bewirken.
Anordnung nach Anspruch 23, wobei der Umwandlungsschaltkreis (106) ferner dazu betriebsfähig ist, gemessene Daten der Größe der Phasenspannung (V_A, V_B, V_C) und gemessene Daten der Größe des Phasenstroms (I_A, I_B, I_C) für mehrere Phasen (A, B, C) in einem mehrphasigen elektrischen System zu erzeugen.
Anordnung nach Anspruch 29, wobei der Umwandlungsschaltkreis (106) ferner dazu betriebsfähig ist, gemessene Daten der Größe (V_A, V_B, V_C) und des Phasenwinkels (V_<A, V_<B, V_<C) der Spannung und gemessene Daten der Größe (I_A, I_B, I_C) und des Phasenwinkels (I_<A, I_<B, I_<C) des Stroms zu erhalten, und wobei die Steuerung (108) ferner dazu betriebsfähig ist, die gemessenen Daten der Größe und des Phasenwinkels der Spannung und die gemessenen Daten der Größe und des Phasenwinkels des Stroms zu erhalten, periodisch einen oder mehrere diagnostische Tests unter Verwendung der gemessenen Daten der Größe und des Phasenwinkels der Spannung und der gemessenen Daten der Größe und des Phasenwinkels des Stroms durchzuführen, um zu bestimmen, ob einer von mehreren Verdrahtungsfehlern vorhanden ist, den Verdrahtungsfehler aus den mehreren Verdrahtungsfehlern zu identifizieren, falls ein Verdrahtungsfehler vorhanden ist, und den Betrieb des elektrischen Verbrauchszählers (10) zu regulieren, um einen Ausgleich für den identifizierten Verdrahtungsfehler zu bewirken.
Anordnung nach Anspruch 22, wobei die gemessenen Daten, die in den diagnostischen Tests verwendet werden, gemessene Daten der Größe (V_A, V_B, V_C) und des Phasenwinkels (V_<A, V_<B, V_<C) der Spannung und gemessene Daten der Größe (I_A, I_B, I_C) und des Phasenwinkels (I_<A, I_<B, I_<C) des Stroms für die mehreren Phasen im mehrphasigen elektrischen System beinhalten, wobei die diagnostischen Tests periodisch durchgeführt werden, und wobei die Steuerung (108) dazu betriebsfähig ist, den Betrieb des Umwandlungsschaltkreises (106) automatisch zu regulieren, um einen Ausgleich für den Verdrahtungsfehler zu bewirken, wobei der Ausgleich eine Genauigkeit der Leistungsverbrauchsmessung des elektrischen Verbrauchszählers (10) erhöht.
Anordnung nach Anspruch 31, wobei die Steuerung (108) ferner dazu betriebsfähig ist, periodisch einen oder mehrere diagnostische Tests unter Verwendung der gemessenen Daten durchzuführen, um zu bestimmen, ob ein Spannungspolaritätsfehler vorhanden ist, wobei der Spannungspolaritätsfehler umfaßt, daß zumindest eine Phasenspannung (V_A, V_B, V_C) ungefähr 180° phasenverschoben ist, und wobei die Steuerung (108) ferner dazu betriebsfähig ist, den Betrieb des Verbrauchszählers (10) durch Bewirken eines Ausgleichs für den Spannungspolaritätsfehler zu regulieren.
Anordnung nach Anspruch 31, wobei die Steuerung (108) ferner dazu betriebsfähig ist, einen oder mehrere diagnostische Tests unter Verwendung der gemessenen Daten durchzuführen um zu bestimmen, ob ein Kreuzphasenfehler vorhanden ist, und wobei die Steuerung (108) ferner dazu betriebsfähig ist, den Betrieb des elektrischen Verbrauchszählers (10) zu regulieren, um einen Ausgleich für den Kreuzphasenfehler zu bewirken.
Anordnung nach Anspruch 31, wobei die Steuerung (108) ferner dazu betriebsfähig ist, einen oder mehrere diagnostische Tests unter Verwendung der gemessenen Daten durchzuführen, um zu bestimmen, ob ein Strompolaritätsfehler vorhanden ist, und wobei die Steuerung (108) ferner dazu betriebsfähig ist, den Betrieb des elektrischen Verbrauchszählers (10) zu regulieren, um einen Ausgleich für den Strompolaritätsfehler zu bewirken.
Anordnung nach Anspruch 31, wobei die Steuerung ferner dazu betriebsfähig ist, einen oder mehrere diagnostische Tests unter Verwendung der gemessenen Daten durchzuführen, um zu bestimmen ob ein Fehler von fehlender Spannung vorhanden ist, und wobei die Steuerung (108) ferner dazu betriebsfähig ist, den Betrieb des elektrischen Verbrauchszählers (10) zu regulieren, um einen Ausgleich für den Fehler der fehlenden Spannung zu bewirken.
Anordnung nach Anspruch 31, wobei die Steuerung (108) ferner dazu betriebsfähig ist, durch Erhalten von erwarteten Werten aus dem Speicher (110) und Vergleichen der gemessenen Daten mit den erwarteten Werten periodisch einen oder mehrere diagnostische Tests durchzuführen.
Anordnung nach Anspruch 31, wobei die Steuerung (108) ferner dazu betriebsfähig ist, aus mehreren möglichen Dienstarten eine Dienstart, die dem mehrphasigen elektrischen System entspricht, zu bestimmen.
Anordnung nach Anspruch 37, wobei der Speicher (110) erwartete Werte enthält, die den mehreren möglichen Dienstarten entsprechen, und wobei die Steuerung ferner dazu betriebsfähig ist, die Dienstart, die dem mehrphasigen elektrischen System entspricht, durch Erhalten der erwarteten Werte für eine oder mehrere der mehreren möglichen Dienstarten aus dem Speicher (110) und Vergleichen der erwarteten Werte für eine oder mehrere der mehreren möglichen Dienstarten mit den gemessenen Daten zu bestimmen.
Anordnung nach Anspruch 31, wobei der Umwandlungsschaltkreis (106) zumindest einen Analog-Digital(D/A)-Wandler (122, 124, 126) beinhaltet, der dazu betriebsfähig ist, Meßsignale der Spannung (V_A, V_B, V_C) und des Stroms (I_A, I_B, I_C) für mehrere Phasen (A, B, C) in einem mehrphasigen elektrischen System zu erhalten und digitale Meßsignale zu erzeugen, wobei die digitalen Meßsignale digitale Spannungsmeßsignale und digitale Strommeßsignale für jede Phase (A, B, C) des mehrphasigen elektrischen Systems beinhalten, und wobei der Umwandlungsschaltkreis (106) ferner ein Mittel zum Erhalten der digitalen Meßsigrale und zum Erzeugen der gemessenen Daten daraus beinhaltet.
Anordnung nach Anspruch 39, wobei die digitalen Meßsignale jeweils eine abgetastete Wellenform umfassen, die eine oder mehrere Abtastungen beinhaltet, und wobei der Umwandlungsschaltkreis (106) durch Multiplizieren von digitalen Spannungsmeßsignalabtastungen mit digitalen Strommeßsignalabtastungen für jede Phase (A, B, C) Wattdaten erzeugt.
Anordnung nach Anspruch 40, wobei das Mittel zum Erhalten von digitalen Meßsignalen und zum Erzeugen von gemessenen Daten dazu betriebsfähig ist, durch Durchführen einer Berechnung des quadratischen Mittels an mehreren digitalen Spannungsmeßsignalabtastungen für jede Phase gemessene Daten der Größe der Spannung (V_A, V_B, V_C) zu erzeugen.
Anordnung nach Anspruch 41, wobei das Mittel zum Erhalten von digitalen Meßsignalen und zum Erzeugen von gemessenen Daten dazu betriebsfähig ist, durch Durchführen einer Berechnung des quadratischen Mittels an mehreren digitalen Strommeßsignalabtastungen für jede Phase gemessene Daten der Größe des Stroms (I_A, I_B, I_C) zu erzeugen.
Anordnung nach Anspruch 40, wobei das Mittel zum Erhalten von digitalen Meßsignalen und zum Erzeugen von gemessenen Daten dazu betriebsfähig ist, unter Verwendung der Nulldurchgänge der digitalen Spannungsmeßsignale für die mehreren Phasen (A, B, C) im mehrphasigen elektrischen System Spannungsphasenwinkeldaten zu erzeugen.
Anordnung nach Anspruch 40, wobei die Steuerung (108) ferner dazu betriebsfähig ist, periodisch einen oder mehrere diagnostische Tests unter Verwendung der gemessenen Daten durchzuführen, um zu bestimmen, ob ein Spannungspolaritätsfehler vorhanden ist, wobei dieser Spannungspolaritätsfehler umfaßt, daß zumindest eine Phasenspannung (V_A, V_B, V_C) ungefähr 180° phasenverschoben ist, und wobei die Steuerung (108) ferner dazu betriebsfähig ist, den Betrieb des Verbrauchszählers (10) durch Bewirken eines Ausgleichs für den Spannungspolaritätsfehler zui regulieren.
Anordnung nach Anspruch 44, wobei die Steuerung (108) dazu betriebsfähig ist, den Ausgleich für den Spannungspolaritätsfehler zu bewirken, indem sie veranlaßt, daß das Mittel zum Erhalten von digitalen Meßsignalen und zum Erzeugen von gemessenen Daten die digitalen Spannungsmeßsignalabtastungen, die zumindest einer Phase (A, B, C) des mehrphasigen elektrischen Systems entsprechen, mit –1 multipliziert.
Anordnung nach Anspruch 40, wobei die Steuerung (108) ferner dazu betriebsfähig ist, einen oder mehrere diagnostische Tests unter Verwendung der gemessenen Daten durchzuführen, um zu bestimmen, ob ein Kreuzphasenfehler vorhanden ist, wobei der Kreuzphasenfehler umfaßt, daß ein digitales Strommeßsignal für eine erste Phase (A, B, C) einer zweiten Phase (A, B, C) des mehrphasigen elektrischen Systems entspricht, und ein digitales Strommeßsignal für die zweite Phase einer ersten Phase des mehrphasigen elektrischen Systems entspricht, und wobei die Steuerung (108) ferner dazu betriebsfähig ist, den Betrieb des elektrischen Verbrauchszählers (10) zu regulieren, um einen Ausgleich für den Kreuzphasenfehler zu bewirken.
Anordnung nach Anspruch 46, wobei die Steuerung (108) ferner dazu betriebsfähig ist, den Ausgleich für den Kreuzphasenfehler zu bewirken, indem sie veranlaßt, daß das Mittel zum Erhalten von digitalen Meßsignalen und zum Erzeugen von gemessenen Daten durch Multiplizieren der digitalen Strommeßsignalabtastungen der ersten Phase (A, B, C) mit den digitalen Spannungsmeßsignalabtastungen der zweiten Phase (A, B, C) und Multiplizieren der digitalen Spannungsmeßsignalabtastungen der ersten Phase mit den digitalen Strommeßsignalabtastungen der zweiten Phase Wattdaten erzeugt.
Anordnung nach Anspruch 40, wobei die Steuerung (108) ferner dazu betriebsfähig ist, einen oder mehrere diagnostische Tests unter Verwendung der gemessenen Daten durchzuführen, um zu bestimmen, ob ein Strompolaritätsfehler vorhanden ist, und wobei die Steuerung (108) ferner dazu betriebsfähig ist, den Betrieb des elektrischen Verbrauchszählers (10) zu regulieren, um einen Ausgleich für den Strompolaritätsfehler zu bewirken.
Anordnung nach Anspruch 48, wobei die Steuerung (108) dazu betriebsfähig ist, den Ausgleich für den Strompolaritätsfehler zu bewirken, indem sie veranlaßt, daß das Mittel zum Erhalten von digitalen Meßsignalen und zum Erzeugen von gemessenen Daten die Stromspannungsmeßsignalabtastungen, die zumindest einer Phase des mehrphasigen elektrischen Systems entsprechen, mit –1 multipliziert.
Anordnung nach Anspruch 40, wobei die Steuerung (108) ferner dazu betriebsfähig ist, einen oder mehrere diagnostische Tests unter Verwendung der gemessenen Daten durchzuführen, um zu bestimmen ob ein Fehler von fehlender Spannung vorhanden ist, und wobei die Steuerung (108) ferner dazu betriebsfähig ist, den Betrieb des elektrischen Verbrauchszählers (10) zu regulieren, um einen Ausgleich für den Fehler der fehlenden Spannung zu bewirken.
Anordnung nach Anspruch 22, wobei die gemessenen Daten, in den diagnostischen Tests verwendet werden, gemessene Daten der Größe (V_A, V_B, V_C) und des Phasenwinkels (V_<A, V_<B, V_<C) der Spannung und gemessene Daten der Größe (I_A, I_B, I_C) und des Phasenwinkels (I_<A, I_<B, I_<C) des Stroms für die mehreren Phasen (A, B, C) im mehrphasigen elektrischen System beinhalten, wobei die Steuerung dazu betriebsfähig ist, auf Basis der gemessenen Daten eine vorhandene elektrische Dienstart zu identifizieren; wobei die diagnostischen Tests zumindest einen Teil der gemessenen Daten und die vorhandene elektrische Dienstart verwenden, um zu bestimmen, ob ein Verdrahtungsfehler vorhanden ist, und den Verdrahtungsfehler aus mehreren Verdrahtungsfehlern zu identifizieren, falls ein Verdrahtungsfehler festgestellt wird; und wobei die Steuerung (108) dazu betriebsfähig ist, den Betrieb des elektrischen Verbrauchszählers (10) automatisch zu regulieren, um einen Ausgleich für den identifizierten Verdrahtungsfehler zu bewirken, wobei der Ausgleich eine Genauigkeit der Leistungsverbrauchsmessung des elektrischen Verbrauchszählers (10) erhöht.
Anordnung nach Anspruch 51, wobei die Steuerung (108) ferner dazu betriebsfähig ist, periodisch einen oder mehrere diagnostische Tests unter Verwendung der gemessenen Daten durchzuführen, um zu bestimmen, ob ein Spannungspolaritätsfehler vorhanden ist, wobei dieser Spannungspolaritätsfehler umfaßt, daß zumindest eine Phasenspannung ungefähr 180° phasenverschoben ist, und wobei die Steuerung (108) ferner dazu betriebsfähig ist, den Betrieb des Verbrauchszählers (10) durch Bewirken eines Ausgleichs für den Spannungspolaritätsfehler zu regulieren.
Anordnung nach Anspruch 52, wobei die Steuerung (108) ferner dazu betriebsfähig ist, einen oder mehrere diagnostische Tests unter Verwendung der gemessenen Daten durchzuführen, um zu bestimmen, ob ein Kreuzphasenfehler vorhanden ist, und wobei die Steuerung (108) ferner dazu betriebsfähig ist, den Betrieb des elektrischen Verbrauchszählers (10) zu regulieren, um einen Ausgleich für den Kreuzphasenfehler zu bewirken.
Anordnung nach Anspruch 51, wobei die Steuerung (108) ferner dazu betriebsfähig ist, einen oder mehrere diagnostische Tests unter Verwendung der gemessenen Daten durchzuführen, um zu bestimmen, ob ein Strompolaritätsfehler vorhanden ist, und wobei die Steuerung (108) ferner dazu betriebsfähig ist, den Betrieb des elektrischen Verbrauchszählers (10) zu regulieren, um einen Ausgleich für den Strompolaritätsfehler zu bewirken.
Anordnung nach Anspruch 51, wobei die Steuerung (108) ferner dazu betriebsfähig ist, einen oder mehrere diagnostische Tests unter Verwendung der gemessenen Daten durchzuführen, um zu bestimmen, ob ein Fehler von fehlender Spannung vorhanden ist, und wobei die Steuerung (108) ferner dazu betriebsfähig ist, den Betrieb des elektrischen Verbrauchszählers (10) zu regulieren, um einen Ausgleich für den Fehler der fehlenden Spannung zu bewirken.