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Patentsuche

  1. Erweiterte Patentsuche
VeröffentlichungsnummerDE69233248 T2
PublikationstypErteilung
AnmeldenummerDE1992633248
Veröffentlichungsdatum16. Sept. 2004
Eingetragen5. Nov. 1992
Prioritätsdatum21. Febr. 1992
Auch veröffentlicht unterCA2130433A1, CA2130433C, CN1065962C, CN1079305A, DE69227128D1, DE69227128T2, DE69233248D1, EP0671009A1, EP0671009A4, EP0671009B1, EP0857978A2, EP0857978A3, EP0857978B1, US5537333, US5544089, US5548527, US5555508, US5631843, WO1993017390A1
Veröffentlichungsnummer1992633248, 92633248, DE 69233248 T2, DE 69233248T2, DE-T2-69233248, DE1992633248, DE69233248 T2, DE69233248T2, DE92633248
ErfinderRodney C. Hemminger, Mark L. Munday
AntragstellerElster Electricity, Llc
Zitat exportierenBiBTeX, EndNote, RefMan
Externe Links: DPMA, Espacenet
Programmierbarer Elektrizitätszähler
DE 69233248 T2
Zusammenfassung  auf verfügbar
Ansprüche(10)
  1. Vorrichtung (10) zum elektronischen Messen von elektrischer Energie, wobei die genannte elektrische Energie Spannungs- und Stromcharakteristiken umfasst, wobei für die genannten Spannungs- und Stromcharakteristiken repräsentative Spannungs- und Stromsignale erzeugt werden, wobei die genannte Vorrichtung Folgendes umfasst: einen ersten Prozessor (14), der so geschaltet ist, dass er die genannten Spannungs- und Stromsignale empfängt, um elektrische Energie von den genannten Spannungs- und Stromsignalen zu ermitteln und ein für die Ermittlung elektrischer Energie repräsentatives Energiesignal zu erzeugen; einen zweiten Prozessor (16) zum Empfangen von Energiesignalen von dem ersten Prozessor und zum Erzeugen von für die Energiesignale repräsentativen Anzeigesignalen; einen umprogrammierbaren nichtflüchtigen Speicher (35) zum Speichern von Energieformeln (Tabelle l ), wobei wenigstens einige der genannten Energieformeln von dem genannten nichtflüchtigen Speicher auf den genannten ersten Prozessor heruntergeladen werden, wobei der erste Prozessor Ermittlungen elektrischer Energie gemäß den genannten heruntergeladenen Energieformeln durchführt; einen Optionsverbinder (38), der zum Senden und Empfangen von elektrischen Signalen geschaltet ist; und einen optischen Port (40), der so geschaltet ist, dass der genannte umprogrammierbare nichtflüchtige Speicher mit verschiedenen Energieformeln umprogrammiert werden kann; wobei ein Ausführungssignal von dem genannten optischen Port empfangen wird, um die von dem genannten ersten Prozessor ausgeführten Energieformeln zu modifizieren.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der der genannte zweite Prozessor (16) Kommunikationssignale durch den genannten Optionsverbinder (38) und den genannten optischen Port (40) erzeugen und empfangen kann.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 2, bei der die genannten erzeugten oder empfangenen Kommunikationssignale durch den genannten optischen Port (40) an den genannten Optionsverbinder (38) angelegt werden.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der der genannte erste Prozessor (14) elektrische Energie ermittelt und das genannte Energiesignal als Reaktion auf eine erste Energieformel erzeugt, und wobei die genannte erste Energieformel als Reaktion auf ein Programmsignal modifiziert werden kann, das von dem genannten zweiten Prozessor (16) gesendet wird, wobei das genannte Programmsignal über den genannten Optfonsverbinder (38) oder den genannten optischen Port (40) an den genannten zweiten Prozessor (16) angelegt wird, so dass die Ermittlung von elektrischer Energie und die Erzeugung des genannten Energiesignals als Reaktion auf Signale modifiziert werden kann, die durch den genannten Optionsverbinder (38) oder den genannten optischen Port (40) gesendet werden.
  5. Vorrichtung nach Anspruch l, ferner umfassend eine elektrische Verbindung zwischen dem genannten optischen Port und dem genannten Optionsverbinder.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der der genannte zweite Prozessor ein KYZ-Signal in Bezug auf das genannte Energiesignal erzeugt, wobei das genannte KYZ-Signal für den Fluss von elektrischer Energie repräsentativ ist, und wobei das genannte KYZ-Signal an den genannten Optionsverbinder (38) angelegt wird.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 1, ferner umfassend eine serielle Kommunikationsleitung, die mit dem genannten zweiten Prozessor (16) und dem genannten Optionsverbinder (38) verbunden ist.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 7, bei der der genannte zweite Prozessor (16) serielle Daten durch den genannten Optionsverbinder (38) erzeugen und empfangen kann.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 8, bei der die genannten Energieformeln als Reaktion auf die Erzeugung der genannten seriellen Daten durch den genannten zweiten Prozessor modifiziert werden können, und wobei der genannte zweite Prozessor (16) die genannten seriellen Daten als Reaktion auf Signale erzeugt, die durch den genannten Optionsverbinder (38) oder den genannten optischen Port (40) gesendet werden.
  10. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der das genannte Anzeigesignal an den genannten Optionsverbinder (38) und den genannten optischen Port (40) angelegt wird.
Beschreibung
  • Bereich der Erfindung
  • [0001]
    Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein den Bereich Zähler von Versorgungsunternehmen zum Messen von elektrischer Energie. Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere sowohl elektronische Wattstundenzähler als auch Zähler zum Messen der Wirk- und Blindenergie in der Vorwärts- und der Rückwärtsrichtung.
  • Hintergrund der Erfindung
  • [0002]
    Zähler zum Messen der verschiedenen Formen elektrischer Energie sind bekannt. Es gibt drei allgemeine Typen von Stromversorgungszählern, nämlich elektromagnetisch aufgebaute Zähler (Ausgang wird durch eine rotierende Scheibe erzeugt), nur mit elektronischen Komponenten aufgebaute Zähler (Ausgangskomponente wird ohne rotierende Teile erzeugt) und einen mechanischen elektronischen Hybridzähler. Beim Hybridzähler wird ein so genanntes elektronisches Register gewöhnlich optisch mit einer rotierenden Scheibe gekoppelt. Durch die rotierende Scheibe generierte Impulse, beispielsweise durch Licht, das von einem auf die Scheibe aufgemalten Fleck reflektiert wird, werden benutzt, um ein elektronisches Ausgangssignal zu erzeugen.
  • [0003]
    Es ist verständlich, dass der Einsatz elektronischer Komponenten in Stromzählern aufgrund ihrer Zuverlässigkeit und ihrer großen Umgebungstemperatur-Betriebsbereiche beträchtlichen Anklang gefunden haben. Ferner haben moderne elektrische Signalverarbeitungsgeräte wie Mikroprozessoren ein höheres Genauigkeitspotential zum Errechnen des Stromverbrauchs als frühere mechanische Geräte. Demzufolge wurden verschiedene Formen von elektronischen Zählern vorgeschlagen, die praktisch frei von beweglichen Teilen sind. Es wurden mehrere Zähler vorgeschlagen, die einen Mikroprozessor aufweisen.
  • [0004]
    Das US-Patent Nr. 4,298,839 – Johnston, hierin durch Bezugnahme eingeschlossen, offenbart einen programmierbaren Wechselstromzähler mit einer auf Strahlung ansprechenden externen Datenschnittstelle. Gemäß Darstellung beinhaltet der Zähler eine Messsequenzlogiksteuerschaltung, die in der bevorzugten Ausgestaltung den Angaben zufolge von einem Einchip-Mikrocomputer, Typ MK 3870 gebildet wird, der von der Mostek Corporation aus Carrollton in Texas erhältlich ist. Es heißt, die Logiksteuerschaltung berechne und akkumuliere verschiedene gemessene Parameter einer Größe für elektrische Energie. Strom- und Spannungskomponenten werden der Logiksteuerschaltung von einem Konverter zugeführt, der Strom- und Spannungsimpulse mit einer Rate erzeugt, die proportional zur Rate der jeweiligen verbrauchten elektrischen Energie ist. Der Konverter beinhaltet eine rotierende Scheibe.
  • [0005]
    Das US-Patent Nr. 4,467,434 von Hurley et al. offenbart einen Hablbeiter-Wattstundenzähler, der ein Stromerfassungsgerät und ein Spannungserfassungsgerät beinhaltet, die mit einem Hall-Effekt-Erfassungs- und -Vervielfachungsgerät gekoppelt ist. Das Hall-Effekt-Gerät ist mit einem Mikroprozessor verbunden.
  • [0006]
    Das US-Patent Nr. 4,692,874 von Mihara offenbart einen elektronischen Wattstundenwattzähler, der einen einzelnen Mikroprozessor und ein Leistungsmessgerät beinhaltet. Gemäß Beschreibung beinhaltet das Leistungsmessgerät eine Stromkonvertierschaltung und einen Frequenzteiler. Die Stromkonvertierschaltung erzeugt einen Ausgangsimpuls, dessen Frequenz vom Frequenzteiler geteilt wird. Der Frequenzteiler ist jedoch von einem vom Mikroprozessor erzeugten Frequenzteilungsverhältniseinstellsignal abhängig.
  • [0007]
    Das US-Patent Nr. 4,542,469 von Brandyberry et al. offenbart einen Hybridzähler mit einem programmierbaren Bedarfsregister mit einem optischen Zweiweg-Kommunikationsport. Gemäß dem Dokument beinhaltet das Bedarfsregister eine Zentraleinheit wie z. B. den Microcontroller des Typs NEC 7503. Der Microcontroller wird nicht nur zum Steuern und Überwachen des Bedarfsregisters, sondern auch zum Durchführen von Leistungs- und Energieberechnungen verwendet.
  • [0008]
    Das US-Patent Nr. 4,884,021 von Hammond et al. offenbart einen Zähler zum Messen von mehrphasigen Leistungsquellen, wobei Zyklen für jede Phase bei jedem Grad abgetastet und in eine binäre Amplitudendarstellung umgewandelt werden. Gemäß der Beschreibung erfolgt die Umwandlung in zwei Schritten, zunächst einer Bereichsumwandlung, in der die abgetastete Amplitude in Bezug auf elf mögliche Amplitudenbereiche oder Skalierungsfaktoren beurteilt wird. Diese Bereichsdaten werden dann gespeichert und das abgetastete Signal wird gemäß dem gewünschten Bereichscode verstärkt und an einen A/D-Wandler angelegt. Der Beschreibung zufolge wird ein Universal-Digitalsignalprozessor zum Verarbeiten der von jeder Abtastprobe abgeleiteten Parameter und zum Entwickeln von Impulsausgängen verwendet, die von in der Industrie üblicherweise verwendeten Geräten verarbeitet oder angezeigt werden können. Es ist ein elektronisches Register vorgesehen, das den Angaben zufolge von einem herkömmlichen Mikroprozessor gesteuert wird. Die Ausführung des Hammond-Bereich-Umwandlungsschemas hat zur Folge, dass die Energiemesskomponenten effektiv mit dem jeweiligen Messschema „festcodiert" werden, wodurch die Fähigkeit des Zählers für verschiedene bekannte Anwendungen beträchtlich reduziert wird. Die Verwendung eines solchen Zählers in verschiedenen Anwendungen von Versorgungsunternehmen erfordert entweder eine Lagerhaltung mehrerer verschiedener Zählertypen, d. h. einem Zählertypen für jeden Anwendungstyp, oder von einem Zähler, in dem alle Anwendungsformen integriert sind. Es ist klar, dass ein Zähler, in dem alle Anwendungstypen integriert sind, viel zu teuer wäre.
  • [0009]
    Zähler wie die oben beschriebenen, die Register beinhalten, können allgemein in zwei Ebenen programmiert werden. In der ersten Ebene kann Firmware in relativ kurzer Zeit in ein Register maskiert werden. Auf der zweiten Ebene können so genannte Soft-Schalter in nichtflüchtigen Speicher programmiert werden, d. h. in elektrisch löschbaren programmierbaren Festwertspeicher, um der Firmware mitzuteilen, welche Algorithmen sie durchführen soll. Solche Systeme funktionieren für derzeit bereitgestellte Grundmessdaten sehr gut. Solche Systeme können jedoch keine Grundmessfunktionen ändern und sie können auch nicht an den Gebrauch mit zusätzlicher Hardware angepasst werden. Solche Messsysteme reichen zwar für derzeitige Anwendungen aus, sind aber im Hinblick auf zukünftige Erfordernisse und/oder Entwicklungen bei Hardware und Programmierbarkeit sehr unflexibel.
  • [0010]
    Das US-Patent Nr. 4,803,632 von Frew et al. offenbart die Verwendung eines Optionsverbinders, der jedoch nur mit einem ersten Prozessor verbunden ist.
  • [0011]
    Das US-Patent Nr. 4,077,061 von Johnston et al. offenbart ein digitales Verarbeitungs- und Berechnungssystem zum Messen von Wechselstrom. Dieses System beinhaltet eine einzelne Zentraleinheit zum Durchführen sämtlicher Energieermittlungen, Systemsteuerungsvorgänge und Informationsanzeigen. Das System erzeugt zwar Energieermittlungen als Ausgangssignale von dem System, aber das System ist nicht für eine Modifikation von Grundmessfunktionen von externer Hardware oder in Bezug auf externe Kommunikationssignale geeignet.
  • [0012]
    Demzufolge besteht Bedarf an einem elektronischen Zähler, der in dem Ausmaß programmiert werden kann, dass Grundmessfunktionen relativ leicht geändert werden können und der auf wirtschaftliche Weise für den Einsatz mit zusätzlicher Hardware adaptiert werden kann. Ein solcher Zähler könnte für die Handhabung verschiedener Zählerformen, zum Speichern von Kalibrierungskonstanten modifiziert und an zukünftige Messanforderungen angepasst werden.
  • [0013]
    Die vorliegende Erfindung löst die obigen Probleme durch die Verwendung eines elektronischen Zählers mit verteilter Verarbeitung, der einen Messprozessor beinhaltet, der an mehrere Messanwendungen anpassbar ist und der zum Ausführen aller Stromparameterermittlungen verwendet werden kann, und einen zweiten Prozessor, der ein Anzeigesignal auf der Basis solcher Stromparameterermittlungen erzeugt, zum Steuern des Gesamtbetriebs des Zählers dient und Zugang zu Verarbeitungs-, Speicher- und Anzeigeinformationen für zukünftige Hardwareerweiterungen bietet.
  • [0014]
    Zur Lösung der obigen Probleme und zum Erzielen der Vorteile der Erfindung dienen Verfahren und Vorrichtungen zum Messen von elektrischer Energie in einem elektronischen Zähler. Ein solcher Zähler beinhaltet einen ersten Prozessor zum Ermitteln von elektrischer Energie anhand von Spannungs- und Stromsignalen und zum Erzeugen eines Energiesignals, das für die Ermittlung der elektrischen Energie repräsentativ ist, und einen zweiten Prozessor zum Empfangen des Energiesignals und zum Erzeugen eines Anzeigesignals, das für das genannte Energiesignal repräsentativ ist. Ein Optionsverbinder ist mit dem ersten und dem zweiten Prozessor verbunden, so dass das Energiesignal an den Optionsverbinder angelegt wird, und es ist eine Kommunikationsverbindung zwischen dem Optionsverbinder und dem zweiten Prozessor vorgesehen.
  • [0015]
    Es wird bevorzugt, dass an den Optionsverbinder Leistungssignale wie solche angelegt werden, die von dem Zähler verwendet werden, um evtl. am Optionsverbinder angeschlossene elektrische Komponenten zu speisen. Es wird auch bevorzugt, den Optionsverbinder mit bestimmten Betriebssignalen wie z. B. Stromausfallsignal, Master-Reset-Signal, Bedarfsendesignal und KYZ-Signal zu versorgen. Es wird noch stärker bevorzugt, dem Optionsverbinder das Potential zu geben, mit verschiedenen Komponenten des Zählers zu kommunizieren, wie z. B. serielle Datenkommunikation, Kommunikationssignale, die durch einen optischen Port gesendet und empfangen werden, und Anzeigesignale. Es wird auch bevorzugt, dass der erste Prozessor einen Komparator beinhaltet, der zum Empfangen einer Präzisionsspannung und einer Referenzspannung geschaltet ist, wobei jedesmal ein Komparatorsignal erzeugt wird, wenn die Referenzspannung die Präzisionsspannung überschreitet. Es wird auch bevorzugt, dass der Zähler einen nichtflüchtigen Speicher wie z. B. einen elektrisch löschbaren programmierbaren Festwertspeicher beinhaltet, der mit dem ersten und dem zweiten Prozessor zum Speichern von Daten verbunden ist, die von den Prozessoren verwendet werden, und zum Speichern von Informationen, die von den Prozessoren erzeugt werden.
  • [0016]
    Eine Ausgestaltung der Erfindung wird nachfolgend beispielhaft mit Bezug auf die Begleitzeichnungen beschrieben. Dabei zeigt:
  • [0017]
    1 ein Blockdiagramm eines elektronischen Zählers, der gemäß der Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist;
  • [0018]
    2 ein Blockdiagramm des in 1 gezeigten A/D & DSP-Prozessors;
  • [0019]
    3A3E in Kombination eine Ablauftabelle de von dem in 1 offenbarten Microcontroller verwendeten Primärprogramms;
  • [0020]
    4 eine Ablauftabelle des von dem in 1 gezeigten Microcontroller verwendeten Download-Programms;
  • [0021]
    5 ein schematisches Diagramm des in 1 offenbarten optischen Ports;
  • [0022]
    6 ein schematisches Diagramm des ohmschen Teilers und der Präzisionsreferenz gemäß Offenbarung in 1;
  • [0023]
    7 ein schematisches Diagramm der in 1 gezeigten 5-Volt-Linearstromversorgung; und
  • [0024]
    8 ein schematisches Diagramm verschiedener elektronischer Tastenschalter, die mit dem in 1 gezeigten Microcontroller verwendet werden.
  • Ausführliche Beschreibung
  • [0025]
    Ein neuer und neuartiger Zähler zum Messen elektrischer Energie ist in 1 dargestellt und allgemein mit der Bezugsziffer 10 bezeichnet. Es wird von Anfang an bemerkt, dass dieser Zähler so aufgebaut ist, dass eine zukünftige Implementation höherer Messfunktionen unterstützt werden kann. Ein solches zukünftiges Implementationsmerkmal wird hierin ausführlich beschrieben.
  • [0026]
    Wie gezeigt, hat der Zähler 10 drei ohmsche Spannungsteilernetzwerke 12A, 12B, 12C; einen ersten Prozessor – einen ADC/DSP (A/D-Wandler/ Digitalsignalprozessor), der im Schaltungschip 14 integriert ist; einen zweiten Prozessor – eine Mikrosteuerung 16, die in der bevorzugten Ausgestaltung eine Mikrosteuerung vom Typ Mitsubishi Modell 50428 ist; drei Stromsensoren 18A, 18B, 18C; eine 12V Umschaltstromversorgung 20, die Eingänge im Bereich zwischen 96 und 528V empfangen kann; eine SV lineare Stromversorgung 22; eine nichtflüchtige Stromversorgung 24, die auf eine Batterie 26 umschaltet, wenn die 5V-Versorgung 22 nicht funktioniert; eine 2,5V-Präzisionsspannungsreferenz 28; eine Flüssigkristallanzeige (LCD) 30; einen 32,768 kHz Oszillator 32; einen 6,2208 MHz Oszillator 34, der Zeitsteuerungssignale zum Chip 14 sendet und dessen Signal durch 1,5 dividiert wird, so dass sich ein 4,1472 MHz Taktsignal zur Mikrosteuerung 16 ergibt; einen 2 KB EEPROM 35; eine serielle Kommunikationsleitung 36; einen Optionsverbinder 38; und einen optischen Kommunikationsport 40, der zum Lesen des Zählers benutzt werden kann. Die spezifischen Einzelheiten jeder dieser Komponenten sowie deren Beziehung zueinander werden nachfolgend ausführlicher beschrieben.
  • [0027]
    Es ist klar, dass elektrische Energie sowohl Spannungs als auch Stromeigenschaften besitzt. In Bezug auf den Zähler 10 werden Spannungssignale zu ohmschen Teilern 12A12C gesendet, und Stromsignale werden in einem Stromtransformator (CT) induziert und parallelgeschaltet. Der Ausgang der CT/Nebenschluss-Kombinationen 18A18C wird benutzt, um die elektrische Energie zu ermitteln.
  • [0028]
    Der erste Prozessor 14 ist so angeschlossen, dass er die Spannungs- und Stromsignale empfängt, die von den Teilern 12A12C und den Nebenschlussschaltungen 18A18C gesendet werden. Wie nachfolgend ausführlicher erläutert wird, wandelt der Prozessor 14 Spannungs- und Stromsignale in Spannungs- und Strom-Digitalsignale um, bestimmt die elektrische Energie anhand der Spannungs- und Strom-Digitalsignale und generiert ein Energiesignal, das für die Ermittlung der elektrischen Energie repräsentativ ist. Der Prozessor 14 generiert stets Signale für die gelieferten Wattstunden (Whr Del) und die empfangenen Wattstunden (Whr Rec) und generiert je nach dem Typ der gemessenen Energie Signale für die gelieferten Volt-Ampere-Blindstunden (VARhr Del)/empfangenen Volt-Ampere-Blindstunden (VARhr Rec) oder Signale für die gelieferten Volt-Ampere-Stunden (VAhr Del)/empfangenen Volt-Ampere-Stunden (VAhr Rec). In der bevorzugten Ausgestaltung ist jeder Übergang auf Leiter 4248 (jeder Übergang vom logischen L-Zustand auf den logischen H-Zustand und umgekehrt) für die Messung einer Energieeinheit repräsentativ. Der zweite Prozessor 16 ist mit dem ersten Prozessor 14 verbunden. Wie nachfolgend ausführlicher erläutert wird, empfängt der Prozessor 16 das/die Energiesignale) und generiert ein Anzeigesignal, das für das/die Energiesignale) repräsentativ ist.
  • [0029]
    In Bezug auf die bevorzugte Ausgestaltung des Zählers 10 werden Ströme und Spannungen mit konventionellen Stromtransformatoren (CTs) bzw. ohmschen Spannungsteilern erfasst. Die entsprechende Multiplikation erfolgt in einer integrierten Schaltung, d. h. im Prozessor 14. Der Prozessor 14 ist im Wesentlichen ein programmierbarer Digitalsignalprozessor (DSP) mit eingebauten A/D-Konvertern. Die Konverter können drei Eingangskanäle gleichzeitig mit jeweils 2400 Hz und einer Auflösung von 21 Bit abtasten, worauf der integrierte DSP verschiedene Berechnungen an den Ergebnissen durchführt.
  • [0030]
    Der Zähler 10 kann entweder als Bedarfszähler oder als so genannter Gebrauchszeit-Zähler (TOU) benutzt werden. Es ist verständlich, dass TOU-Zähler aufgrund der größeren Differenzierung, mit der elektrische Energie berechnet werden kann, immer beliebter werden. So wird beispielsweise elektrische Energie, die in Stoßzeiten gemessen wird, anders berechnet als elektrische Energie, die in Nicht-Stoßzeiten gemessen wird. Wie nachfolgend ausführlicher erläutert wird, ermittelt der erste Prozessor 14 Einheiten elektrischer Energie, während der Prozessor 16, im TOU-Modus, solche Energieeinheiten in Bezug auf die Zeit qualifiziert, in der diese Einheiten ermittelt wurden, d. h. die Jahres- sowie die Tageszeit.
  • [0031]
    Alle Anzeigen und Prüffunktionen werden über die Frontseite des Zählers 10 sichtbar gemacht, entweder auf der LCD 30 oder über den optischen Kommunikationsport 40. Die Stromversorgung 20 für die Elektronik ist eine Umschaltstromversorgung, die die Niederspannungs-Linearversorgung 22 speist. Eine solche Methode ermöglicht einen breiten Betriebsspannungsbereich für den Zähler 10.
  • [0032]
    In der bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung befinden sich die so genannten Standard-Zählerkomponenten und die Registerelektronik zunächst alle auf einer einzigen Leiterplatte (nicht dargestellt), die als Elektronikbaugruppe definiert ist. Diese Elektronikbaugruppe beherbergt Stromversorgungen 20, 22, 24 und 28, ohmsche Teiler 12A12C für alle drei Phasen, den Nebenschluss-Widerstandsteil von 18A18C, Oszillator 34, Prozessor 14, Prozessor 16, die Rückstellschaltung (siehe 8), EEPROM 35, Oszillator 32, Komponenten des optischen Ports 40, LCD 30 und eine Optionskartenschnittstelle 38. Wenn diese Baugruppe zur Bedarfsmessung benutzt wird, dann werden die Berechnungsdaten im EEPROM 35 gespeichert. Dieselbe Baugruppe wird für TOU-Messanwendungen verwendet, indem einfach eine Batterie 26 benutzt wird und die Konfigurationsdaten im EEPROM 35 umprogrammiert werden.
  • [0033]
    Nachfolgend werden die verschiedenen Komponenten des Zählers 10 ausführlicher betrachtet. Der gemessene Hauptstrom wird mit konventionellen Stromtransformatoren ermittelt. Es wird bevorzugt, dass der Stromtransformatorteil der Bauelemente 18A18C enge Toleranzbereiche für Verhältnisfehler und Phasenverschiebung haben, um die Faktoren zu begrenzen, die die Kalibrierung des Zählers auf die Elektronikbaugruppe selbst beeinflussen. Eine solche Begrenzung erleichtert das Programmieren des Zählers 10. Der Nebenschluss-Widerstandsteil der Bauelemente 18A18C befindet sich in der oben beschriebenen Elektronikbaugruppe und besteht vorzugsweise aus Metallfolienwiderständen mit einem maximalen Temperaturkoeffizienten von 20 ppm/°C.
  • [0034]
    Die Phasenspannungen werden unmittelbar an die Elektronikbaugruppe angelegt, wo ohmsche Teiler 12A12C diese Eingänge zum Prozessor 14 skalieren. In der bevorzugten Ausgestaltung werden die elektronischen Bauteile auf die Vektorsumme jeder Leitungsspannung für Dreidraht-Deltasysteme und zu Masse für alle anderen Versorgungen referenziert. Mit ohmscher Teilung wird die Eingangsspannung so dividiert, dass eine sehr lineare Spannung mit minimaler Phasenverschiebung über einen breiten dynamischen Bereich erhalten werden kann. Dies in Kombination mit einer Umschaltstromversorgung ermöglicht die Implementierung eines breiten Spannungsbetriebsbereiches.
  • [0035]
    Kurz bezugnehmend auf 6, jeder ohmsche Teiler besteht aus zwei Widerständen 50/52, 54/56 und 58/60 jeweils mit 1 MO, ½ Watt. Die Widerstände 5060 dienen zum Reduzieren der Leitungsspannung bei einem akzeptablen Leistungsverlust. Jedes Widerstandspaar speist jeweils einen dritten Widerstand 62, 64 und 66. Die Widerstände 6266 sind Metallschichtwiderstände mit einem maximalen Temperaturkoeffizienten von 25 ppm/°C. Diese Kombination ist im Vergleich zu anderen Spannungserfassungstechniken sehr kostengünstig. Widerstände 5060 haben eine Nennbetriebsspannung von jeweils 300 V (Effektivwert). Diese Widerstände wurden individuell mit den 6 kV IEEE 587 Impulswellenformen getestet, um zu gewährleisten, dass der Widerstand stabil ist und dass die Bauelemente nicht zerstört werden. Widerstände 6266 skalieren die Eingangsspannung auf einen Wert von weniger als 1 Volt (Spitze zu Spitze) zum Prozessor 14. Es ist zu bemerken, dass Widerstände 6266 in einem Bereich von etwa 100 Ohm bis etwa 1 kOhm liegen, um diese maximale Spitze-zu-Spitze-Spannung zu gewährleisten und dabei doch ein maximales Signal zu behalten.
  • [0036]
    Bei geerdeten Dreidraht-Deltasystemen kann an diesen Komponenten der Elektronikbaugruppe, die auf logischen Spannungspegeln arbeiten (einschließlich des Batterieanschlusses), eine erhöhte Spannung anliegen. In solchen Situationen bieten die beiden 1 MO Widerstandskombinationen (50/52, 54/56, 58/60) eine Strombegrenzung zur Logikpegelelektronik. Der ungünstigste Strom tritt beim Testen eines 480 V, Dreidraht-Deltazählers mit einphasiger Erregung auf.
  • [0037]
    Es ist klar, dass Energieeinheiten vornehmlich durch Multiplizieren von Spannung und Strom errechnet werden. Die in der bevorzugten Ausgestaltung verwendeten spezifischen Formeln sind in Tabelle 1 aufgeführt. Es ist zu bemerken, dass die vorliegende Erfindung einen großen Spannungsbetriebsbereich gemäß Beschreibung in der US-Patentanmeldung Nr. 07/839,967, eingereicht am 21. Februar 1992, ergibt. Diese besonders bevorzugte Ausgestaltung ermöglicht die Messung von Vierdraht-Deltaanwendungen mit einem Vierdraht-Stern-Zähler, der die Vierdraht-Stern-Gleichungen in Tabelle 1 ausführt. Für die Zwecke von 2 werden solche Formeln jedoch im Prozessor 14 ausgeführt. Prozessor 14 beinhaltet einen Analogwandler 70 und einen programmierbaren DSP 72. Der Wandler 70 beinhaltet drei überabgetastete Dreikanal-Sigma-Delta A/D-Wandler zweiter
  • [0038]
    Ordnung, die als ein 9-Kanal-ΣΔ-A/D-Wandler 74 dargestellt sind. Das 6,2208 MHz Taktsignal wird durch 3 dividiert, so dass jeder A/D-Wandler seinen Eingang mit 2,0736 MHz abtastet. Jeder A/D-Wandler bewirkt eine Reduzierung von 96 : 1 oder Mittelwertbildung für jeden Eingang, was zu einer effektiven Abtastrate von 2,4 kHz an jedem der drei Eingänge pro A/D-Wandler führt. Die Auflösung dieser Abtastungen ist äquivalent mit 21 Bit, plus Vorzeichen. Es ist zu bemerken, dass ein solches ΣΔ-A/D-Umwandlungsschema zu einer korrekten Konvergenz durch jeden A/D-Wandler für jede konvertierte Abtastprobe führt. Man erkennt, dass die Bandbreite für ein solches Umwandlungsschema relativ gering ist, aber auch die Frequenz der/des konvertierten Spannung und Strom ist relativ niedrig.
  • [0039]
    In der bevorzugten Ausgestaltung werden die drei Spannungseingänge Va, Vb und Vc durch einen der A/D-Wandler und die drei Stromeingänge Ia, Ib und Ic von einem zweiten A/D-Wandler abgetastet. Der dritte A/D-Wandler dient zum Abtasten des Spannungs- oder Stromeingangs der B-Phase. Eine solche Abtastung des Spannungs- oder Stromeingangs der B-Phase erfolgt deshalb, weil so genannte 2½-Elemente-Zähler die Kombination des B-Phasenstroms mit einem oder mit beiden der anderen Phasenströme erfordert. Darüber hinaus erfordern so genannte Zwei-Elemente-Zähler eine Kombination der B-Phasenspannung mit den anderen Phasenspannungen, um die Leitung-zu-Leitung-Spannung zu erzeugen. Mit einem dritten A/D-Wandler können diese Terme gleichzeitig abgetastet werden, was die Messgenauigkeit verbessert. Dies verbessert auch den Signalrauschabstand im Prozessor 14.
  • [0040]
    Der DSP 72 ist ein RISC-Prozessor (Prozessor mit eingeschränktem Befehlsvorrat), der die gewünschten Energiemengen anhand der umgewandelten Spannungs- und Stromabtastsignale errechnet. Der DSP 72 beinhaltet gemäß der Darstellung einen Direktzugriffsspeicher (RAM) 76 mit einer Kapazität von 256 Byte Daten. Der Speicher 76 dient zum Speichern von Berechnungen und dem Subroutinenstapel. Es ist auch ein Festwertspeicher (ROM) 78 mit einer Kapazität von 640 KB Daten zu sehen. Der Speicher 78 dient zum Speichern derjenigen Messsubroutinen, die der gesamten Energiekalkulation gemein sind. Es ist ein weiterer RAM 80 dargestellt, der eine Kapazität von 256 Byte Daten hat. Der Speicher 80 dient zum Speichern des Hauptleitungsprogramms und spezialisierter Subroutinen des DSP 72.
  • [0041]
    Gemäß der Darstellung beinhaltet der DSP 72 einen Vervielfacher 82 und einen Akkumulator 84 zum Verarbeiten der digitalen Spannungs- und Stromsignale, um dadurch Informationen über elektrische Energie zu erzeugen. Es ist auch eine arithmatische Subtraktionseinheit 86 zwischen dem Vervielfacher 82 und dem Akkumulator 84 vorhanden.
  • [0042]
    Anhand des oben Gesagten ist klar, dass der Programm-ROM, d. h. der Speicher 76, auf Oxid-Durchkontaktierungsebene definiert ist. Da dieser Definitionsschritt relativ spät im Herstellungsprozess des Prozessors 14 erfolgt, können Änderungen an einer solchen Programmierung mit minimalem Aufwand erfolgen.
  • [0043]
    Kalibrationskonstanten für jede Phase und bestimmte Potentiallinearisierungskonstanten sind im Speicher 80 gespeichert. Die Speicher 76 und 80 werden beim Einschalten des Zählers 10 vom EEPROM 35 seriell durch den Microcontroller 16 heruntergeladen. Eine solche Ausgestaltung bietet den Nutzen, dass es möglich ist, auf wirtschaftliche Weise verschiedene Zählerformen zu erhalten, ohne Hardwaremodifikation zu kalibrieren, und zu einem späteren Zeitpunkt Messfunktionen für VAR oder VA auf der Basis von phasenweisem V (Effektivwert) und I (Effektivwert) zu integrieren. Die Formeln für solche Vorgänge sind aus Tabelle 1 ersichtlich. Ferner kann die Berechnung zukünftiger, noch undefinierter, komplexer Messgrößen einfach durch Umprogrammieren des Prozessors 14 erzielt werden.
  • [0044]
    Prozessor 14 beinhaltet auch einen Kristalloszillator (nicht dargestellt), eine serielle Schnittstelle 88, einen Stromausfallerkennungsschaltkomplex 90 sowie Potentialvorhanden-Ausgänge B und C. Der Kristalloszillator erfordert einen externen 6,2208 MHz Kristalloszillator 34. Der Prozessor 14 verwendet diese Frequenz direkt zum Ansteuern des DSP und indirekt für die A/D-Abtastung. Auf diese Frequenz wirkt auch der Taktgenerator 92, der zum Teilen des Ausgangs des Oszillators 34 (Eingang zum Prozessor 14 bei XIN und XOUT) durch 1,5 dient, um das dividierte Taktsignal zu puffern und das dividierte Taktsignal bei CK zum Prozessor 16 als dessen Takt auszugeben. Dieser Taktausgang ist so vorgegeben, dass er bis zu einer Speisespannung von 2,0 VDC wirkt.
  • [0045]
    Die serielle Schnittstelle 88 ist eine Ableitung des Signetics IIC Busses. Eine serielle Adresse wird dem Prozessor 14 zugewiesen. Diese Adresse greift auf eines der vier DSP-Steuerregister zu. Alle Informationen müssen das DSP-Datenregister 94 nach dem Schreiben des DSP-Adressregisters durchlaufen. Alle Speicher, Register und Ausgänge des Prozessors 14 können seriell gelesen werden. Eine Chipauswahlleitung CS wurde hinzugefügt, um den Kommunikationspuffer zu sperren. Der Eingang CS ist mit dem Prozessor 16 verbunden und wird von diesem gesteuert.
  • [0046]
    Die Stromausfallerkennungsschaltung 90 ist ein Komparator, der eine dividierte Repräsentation der Speisespannung mit einer Präzisionsreferenz vergleicht. Der Ausgang des Komparators bei A erzeugt gleichzeitig ein Stromausfallsignal und eine Anzeige der Anwesenheit einer A-Phasenspannung. Nach einem Stromausfall wird der Prozessor 14 vorzugsweise zurückgestellt. In einer solchen Situation werden die Ausgangspins Whr, Whd usw. auf logisch tiefe Spannungspegel gezwungen. Darüber hinaus geht der Prozessor 14 in einen Kleinleistungsmodus, um den von der Stromversorgung 20 gezogenen Strom zu reduzieren. In diesem Kleinleistungsmodus werden Komparator- und Oszillatorbetrieb nicht beeinflusst, aber der DSP 72 arbeitet nicht mehr.
  • [0047]
    Die Stromausfallspannung PF wird durch Dividieren des Ausgangs der Versorgung 22 erzeugt, um eine Spannung zu erzeugen, die geringfügig höher als 2,5 V ist. In der bevorzugten Ausgestaltung erzeugt ein Widerstands-Spannungs-Teiler PF. Da PF in Bezug auf die Spannung von Phase A erzeugt wird (1), ist seine Anwesenheit eine Anzeige dafür, dass auch die A-Phasenspannung anliegt.
  • [0048]
    Um zu verstehen, wie die Referenzspannung erzeugt wird, betrachte man 7. Dort sind die in der linearen Stromversorgung 22 enthaltenen Komponenten ausführlicher dargestellt. Der 5 V Ausgang von Versorgung 22 liegt bei 96 in 6 an. Die Kombination aus Widerstand 98 und Diode 100 erzeugt eine Präzisionsreferenzspannung von 2,5 V. An dieser Stelle wird man bemerken, dass Va, Vb, Vc, Ia, Ib und Ic jeweils in Referenz auf VREF an den Prozessor 14 angelegt werden.
  • [0049]
    Man betrachte wiederum Prozessor 14 wie in 2 gezeigt. Die Potentialindikatorausgänge von Phase B und C werden vom DSP 72 gesteuert. Der B-Ausgang ist normalerweise ein Logikpegelausgang. Der C-Ausgang liefert auch die Netz-Zeitbasis-Funktion (man beachte, dass Phase C in allen Anwendungen vorhanden ist). Um Rauschen auf der Netzgrundschwingung zu minimieren, beträgt diese Zeitbasis das Zweifache der Netzgrundschwingung.
  • [0050]
    Der M37428-Microcontroller 16 ist ein 6502-Derivat (ein traditioneller 8-Bit-Mikroprozessor) mit erweitertem Befehlssatz für Bitprüfung und -Bearbeitung. Dieser Microcontroller hat ein hohes Maß an Funktionalität einschließlich internen LCD-Treibern (128 quadraplexierte Segmente), 8 kB ROM, 384 Byte RAM, eine Vollduplex-Hardware-Empfangs-Sendeschaltung für asynchrone Datenübertragung (UART), 5 Zeitschalter, zwei Takteingänge (32,768 kHz und bis zu 8 MHz) sowie einem Niedrigleistungs-Betriebsmodus.
  • [0051]
    Während des normalen Betriebs empfängt der Prozessor 16 den 4,1472 MHz Takt vom Prozessor 14 wie oben beschrieben. Ein solches Taktsignal ergibt eine Zykluszeit von 1,0368 MHz. Nach einem Stromausfall schaltet der Prozessor 16 auf den 32,768 kHz Kristalloszillator 32 um. Dies ermöglicht einen Kleinleistungsbetrieb mit einer Zykluszeit von 16,384 kHz. Während eines Stromausfalls verfolgt der Prozessor 16 die Zeit durch Zählen der Sekunden und Weiterpulsieren der Zeit. Nach dem Weiterpulsieren der Zeit durch den Prozessor 16 wird ein WIT-Befehl ausgeführt, der die Einheit in eine Betriebsart umschaltet, in der nur der 32,768 kHz Oszillator und die Zeitschaltungen funktionieren. In dieser Betriebsart wird ein Zeitschalter eingestellt, der den Prozessor 16 alle 32,768 Zyklen "aufweckt", um eine Sekunde zu zählen.
  • [0052]
    Nachfolgend wird der Hauptbetrieb des Prozessors 16 in Bezug auf die 3A 3E und die 4 betrachtet. In Schritt 1000 wird ein Rückstellsignal zum Microcontroller 16 gesendet. Wie im Hinblick auf die Erörterung von 5 verständlich sein wird, erfolgt ein Rückstellzyklus dann, wenn der Spannungspegel Vdd um etwa 2,8 Volt ansteigt. Ein solcher Zustand tritt beim ersten Einschalten des Zählers auf.
  • [0053]
    In Schritt 1002 führt der Microcontroller 16 einen Initialisierungsvorgang durch, bei dem der Stapelzeiger initialisier wird, der interne RAM initialisiert wird, bei dem der Flüssigkristallanzeigetyp in den Anzeigetreiberteil des Microcontrollers 16 eingegeben wird, und die Zeitschalter, die eine Initialisierung beim Einschalten erfordern, initialisiert werden. Es wird darauf hingewiesen, dass der Vorgang von 1002 nicht bei jedem Auftreten eines Stromausfalls durchgeführt zu werden braucht. Nach einem Stromausfall kehrt der Microcontroller 16 bei Schritt 1004 an der angezeigten Stelle zum Hauptprogramm zurück, wenn die Stromversorgung wiederhergestellt wird.
  • [0054]
    Nach dem ersten Einschalten oder nach dem Wiederherstellen der Stromversorgung nach einem Stromausfall führt der Microcontroller 16 eine Wiederherstellungsfunktion aus. In Schritt 1006 deaktiviert der Microcontroller 16 vom Prozessor 14 gesendete Impulse. Diese Impulse werden durch Setzen des entsprechenden Signalwiederherstellungsbits deaktiviert. Die Anwesenheit dieses Bits bedeutet, dass ein Wiederherstellungsvorgang abläuft und dass während dieser Zeit generierte Impulse zu ignorieren sind. Nach dem Setzen des Signalwiederherstellungsbits ermittelt der Microcontroller 16 in Schritt 1008, ob das Stromausfallsignal vorliegt. Liegt das Stromausfallsignal vor, dann springt der Microcontroller 16 bei 1010 zur Stromausfallroutine. In der Stromausfallroutine werden die Ausgangsanschlüsse des Microcontrollers 16 in den L-Zustand gebracht, es sei denn, das Wiederherstellungsbit wurde nicht gesetzt. Wenn das Wiederherstellungsbit nicht gesetzt ist, dann werden Daten im Microcontroller 16 auf den Speicher geschrieben.
  • [0055]
    Wenn das Stromausfallsignal nicht anliegt, dann zeigt der Microcontroller 16 in Schritt 1012 Segmente an. Zu diesem Zeitpunkt werden die Segmente der Anzeige mit Hilfe des A-Phasenpotentials beleuchtet. Man wird sich erinnern, dass das A-Phasenpotential vom Prozessor 14 zum Microcontroller 16 gesendet wird. Bei 1014 wird der UART-Anschluss, bei 1016 werden andere Anschlüsse initialisiert, die Stromausfallunterbrechungen werden aktiviert, so dass bei Erfassung einer abfallenden Flanke von Ausgang A des Prozessors 14 ein Interrupt erfolgt, der einen Stromausfall anzeigt. Man wird sich erinnern, dass der Prozessor 14 die Referenzspannung VREF mit einer geteilten Spannung vergleicht, die von der Stromversorgung 20 generiert wurde. Wann immer die Stromversorgungsspannung unter den Referenzspannungswert abfällt, kommt es zu einem Stromausfallzustand.
  • [0056]
    In Schritt 1018 wird die integrierte Messschaltung geladen. Ein solcher Download-Vorgang ist ausführlicher mit Bezug auf 4 beschrieben. In Schritt 1020 werden die Zeitschalter-Interrupts freigegeben. Es ist klar, dass bestimmte, vom Microcontroller 16 durchgeführte Aufgaben zeitabhängig sind. Solche Aufgaben erfordern einen Zeitschalter-Interrupt, wenn der Zeitpunkt zur Durchführung solcher Aufgaben gekommen ist.
  • [0057]
    Bei 1022 werden die Selbsttest-Subroutinen durchgeführt. Es ist zwar keine besondere Selbsttest-Subroutine notwendig, um die vorliegende Erfindung umzusetzen, aber solche Subroutinen können eine Prüfung beinhalten, um zu ermitteln, ob richtige Anzeigedaten vorliegen. Es wird darauf hingewiesen, dass Daten in Bezug auf Klassebezeichnung gespeichert werden und dass jeder Klasse ein Wert zugeordnet wird, so dass die Summe der Klassenwerte einer bestimmten Zahl entspricht. Wenn Anzeigedaten fehlen, dann entspricht der Zustand der Klassenwerte für vorliegende Daten nicht der vorgegebenen Summe, worauf eine Fehlermeldung angezeigt wird. Ebenso vergleicht der Microcontroller 16 das vom Prozessor 14 generierte Taktsignal mit dem Taktsignal, das vom Beobachtungskristall 32 generiert wird, um zu bestimmen, ob die entsprechende Beziehung existiert.
  • [0058]
    Nach Abschluss der Selbsttest-Subroutinen wird der RAM bei 1024 neu initialisiert. Bei dieser Neuinitialisierung werden bestimmte Lastkonstanten aus dem Speicher gelöscht. Bei 1026 werden verschiedene Positionen geplant. So wird beispielsweise die Anzeigeaktualisierung so geplant, dass, sobald die Wiederherstellungsroutine abgeschlossen ist, die Daten eingelesen und die Anzeige aktualisiert wird. Ebenso werden optische Kommunikationen so geplant, dass der Mikrocontrollen 16 ermittelt ob am optischen Port 40 ein kommunikationswilliges Bauelement vorhanden ist. Schließlich wird bei 1028 ein Signal angelegt, das angibt, ob die Wiederherstellungsroutine abgeschlossen wurde. Ein solches Signal beinhaltet die Deaktivierung des Signalwiederherstellungsbits. In einem solchen Fall werden jetzt zuvor deaktivierte Impulse als gültig angesehen. Der Microcontroller 16 bewegt sich jetzt in die Hauptroutine.
  • [0059]
    Bei 1030 ruft der Microcontroller 16 die Tageszeitbearbeitungsroutine auf. In dieser Routine betrachtet der Microcontroller 16 das Ein-Sekunden-Bit in seinem Inneren und bestimmt, ob die Uhrzeit geändert werden muss. So wird beispielsweise zu Beginn und am Ende der Sommerzeit die Uhr um jeweils eine Stunde vor- bzw. zurückgestellt. Außerdem setzt die Tageszeitbearbeitungsroutine die Minutenänderungsflags und die Datumsänderungsflags. Wie nachfolgend verdeutlicht wird, werden solche Flags in regelmäßigen Abständen überprüft und es laufen Vorgänge ab, wenn solche Flags vorhanden sind.
  • [0060]
    Es ist zu bemerken, dass es zwei Echtzeit-Interrupts gibt, die im Microcontroller 16 geplant sind, die in 3 nicht dargestellt sind, nämlich der Roll-Minuten-Interrupt und der Tages-Interrupt. Zu Beginn jeder Minute erfolgen bestimmte Minutenaufgaben. Ebenso erfolgen zu Beginn jedes Tages bestimmte Tagesaufgaben. Da solche Aufgaben für die Ausführung der vorliegend beanspruchten Erfindung nicht notwendig sind, werden hier keine weiteren Details beschrieben.
  • [0061]
    In 1032 ermittelt der Microcontroller 16, ob eine Selbstumprogrammierungsroutine geplant ist. Ist die Selbstumprogrammierungsroutine geplant, dann wird diese Routine bei 1034 aufgerufen. Bei der Selbstumprogrammierung werden gewöhnlich neue Versorgungsraten programmiert, die im Voraus gespeichert werden. Da neue Raten einprogrammiert wurden, muss auch das Display neu gestartet werden. Nach der Selbstumprogrammierungsroutine kehrt der Microcontroller 16 zum Hauptprogramm zurück. Wird bei 1032 festgestellt, dass die Selbstumprogrammierungsroutine nicht geplant ist, dann ermittelt der Microcontroller 16 bei 1036, ob Tagesbeginn- und -endeaufgaben geplant sind. Eine solche Ermittlung erfolgt durch Bestimmen der Zeit und des Tages und durch Ermitteln, ob Tagesaufgaben für diesen Tag geplant sind. Sind Tagesaufgaben geplant, dann werden solche Aufgaben bei 1038 aufgerufen. Sind keine Tagesaufgaben geplant, dann ermittelt der Microcontroller 16 als nächstes bei 1040, ob Minutengrenzaufgaben geplant sind. Es ist klar, dass, da die Umschaltstellen für die Benutzungszeit an den Minutengrenzen erfolgen, z. B. die Umschaltung von einer Benutzungsperiode auf eine andere, Datenspeicherungsorte an einem solchen Punkt geändert werden müssen. Sind Minutenaufgaben geplant, dann werden solche Aufgaben bei 1042 aufgerufen. Sind keine Minutengrenzaufgaben geplant, dann ermittelt der Microcontroller 16 bei 1044, ob ein Selbsttest geplant ist. Die Selbsttests werden gewöhnlich so geplant, dass sie an der Tagesgrenze erfolgen. Wie zuvor angedeutet, können solche Selbsttests die Überprüfung des akkumulierten Anzeigedaten-Klassenwertes beinhalten, um zu bestimmen, ob die Summe einem vorbestimmten Wert entspricht. Wenn Selbsttests geplant sind, dann werden solche Tests bei 1046 aufgerufen. Wenn keine Selbsttests geplant sind, dann bestimmt der Microcontroller 16 bei 1048, ob eine Jahreszeitwechsel-Rechnungsstellungsdatenkopie geplant ist. Es ist einleuchtend, dass sich mit einem Jahreszeitwechsel die Rechnungsstellungsdaten ändern. Demzufolge muss der Microcontroller 16 für eine Jahreszeit gemessene Energie speichern und beginnen, für die folgende Jahreszeit gemessene Energie zu akkumulieren. Wenn eine Jahreszeitwechsel-Rechnungsstellungsdatenkopie geplant ist, dann wird diese Routine bei 1050 aufgerufen. Ist keine Jahreszeitwechselroutine geplant, dann ermittelt der Microcontroller 16 bei 1052, ob ein Selbst-Neubedarf-Reset geplant ist. Ist ein Selbst-Neubedarf-Reset geplant, dann wird diese Routine bei 1054 aufgerufen. Diese Routine verlangt, dass sich der Microcontroller 16 praktisch selbst abliest und den Ablesewert in seinem Speicher speichert. Der Bedarf wird dann zurückgestellt. Ist kein Selbst-Neubedarf-Reset geplant, dann ermittelt der Microcontroller 16 bei 1056, ob ein Jahreszeitwechsel-Bedarfsreset geplant ist. Wenn ein Jahreszeitwechsel-Bedarfsreset geplant ist, dann wird diese Routine bei 1058 aufgerufen. Bei einer solchen Routine liest sich der Microcontroller 16 selbst ab und stellt den Bedarfswert zurück.
  • [0062]
    Bei 1060 ermittelt der Microcontroller 16, ob eine Tastenabtastung geplant ist. Eine ausführlichere Beschreibung einer Anordnung von Tasten auf der Frontseite des Zählers 10 befindet sich in 8. Eine Tastenabtastung erfolgt alle acht Millisekunden. Wenn also eine Periode von acht Millisekunden abgelaufen ist, dann bestimmt der Microcontroller 16, ob eine Tastenabtastung geplant ist, und die Tastenabtastroutine wird bei 1062 aufgerufen.
  • [0063]
    Wenn keine Tastenabtastung geplant ist, dann ermittelt der Microcontroller 16 bei 1064, ob eine Anzeigeaktualisierung geplant ist. Diese Routine bewirkt die Anzeige einer neuen Menge auf der LCD 30. Wie durch die oben erwähnten Soft-Schaltereinstellungen ermittelt, werden Anzeigeaktualisierungen im Allgemeinen alle drei bis sechs Sekunden geplant. Wenn die Anzeige häufiger aktualisiert wird, dann ist es evtl. nicht möglich, sie genau abzulesen. Wenn eine Anzeigeaktualisierung geplant ist, dann Wird die Anzeigeaktualisierungsroutine bei 1066 aufgerufen.
  • [0064]
    Wenn keine Anzeigeaktualisierung geplant ist, dann ermittelt der Microcontroller 16 bei 1068, ob ein Anzeigeelement-Blinken geplant ist. Man wird sich erinnern, dass bestimmte Anzeigeelemente auf dem Display blinken. Ein solches Blinken erfolgt gewöhnlich jede halbe Sekunde. Wenn ein Anzeigeelement-Blinken geplant ist, dann wird eine solche Routine bei 1070 aufgerufen. Wenn kein Anzeigeelement-Blinken geplant ist, ermittelt der Microcontroller 16 bei 1072, ob eine optische Kommunikation geplant ist. Man wird sich erinnern, dass der Microcontroller 16 jede halbe Sekunde ermittelt, ob ein Signal am optischen Port generiert wurde. Wurde ein Signal generiert, das anzeigt, dass eine optische Kommunikationen gewünscht wird, dann wird die optische Kommunikationsroutine geplant. Wenn die optische Kommunikationsroutine geplant ist, dann wird diese Routine bei 1074 aufgerufen. Diese Routine bewirkt, dass der Microcontroller 16 den optischen Port 40 auf Kommunikationsaktivitäten abtastet.
  • [0065]
    Wenn keine optische Routine geplant ist, ermittelt der Microcontroller 16 bei 1076, ob der Prozessor 14 einen Fehler signalisiert. Wenn der Prozessor 14 einen Fehler signalisiert, dann deaktiviert der Microcontroller 16 bei 1078 die Impulserfassung, ruft die Download-Routine auf und aktiviert nach der Ausführung dieser Routine die Impulserfassung erneut. Wenn der Prozessor 14 keinen Fehler signalisiert, dann ermittelt der Microcontroller 16 bei 1080, ob das Download-Programm geplant ist. Ist das Download-Programm geplant, dann kehrt die Hauptroutine zu 1078 zurück und kehrt danach wieder zum Hauptprogramm zurück.
  • [0066]
    Wenn das Download-Programm nicht geplant ist, oder nachdem die Impulserfassung erneut freigegeben wurde, ermittelt der Microcontroller 16 bei 1082, ob ein Warmstart abläuft. Wenn ein Warmstart abläuft, dann werden Stromausfall-Interrupts bei 1084 gesperrt. Die Impulsrechenroutine wird aufgerufen, wonach die Stromausfall-Interrupts erneut freigegeben werden. Es ist zu bemerken, dass beim Warmstart Daten genullt werden, um dem Zähler einen frischen Start zu geben. Demzufolge führt die Impulsrechenroutine die notwendigen Berechnungen für zuvor gemessene Energie durch und setzt diese Rechnung an die entsprechende Stelle im Speicher. Wenn kein Warmstart abläuft, dann aktualisiert der Microcontroller 16 bei 1084 die Fernrelais. Die Fernrelais befinden sich gewöhnlich auf einer anderen Platine als der Elektronikbaugruppenplatine.
  • [0067]
    Nachfolgend wird mit Bezug auf 4 das Programm zum Laden des Prozessors 14 beschrieben. Bei 1100 tritt der Microcontroller 16 in das Programm ein. Bei 1102 wird der Plan, der anzeigt, dass ein Mess-Download stattfinden soll gelöseht. Bei 1104 initialisiert der Microcontroller 16 den Kommunikationsbus, der in der bevorzugten Ausgestaltung INTB ist. Bei 1106 stellt der Microcontroller 16 den Prozessor über einen Interrupt am Prozessor 14 zurück und stoppt ihn. Wenn jedoch ein Kommunikationsfehler zwischen Microcontroller 16 und Prozessor 14 vorliegt, dann setzt der Microcontroller 16 bei 1108 ein Warnsignal und plant einen Ladevorgang des Prozessors 14. Nach 1108 wird das heruntergeladene Programm terminiert, der Microcontroller 16 kehrt zur Hauptroutine zurück.
  • [0068]
    Bei 1110 liest und speichert der Microcontroller Impulsleitungszustände. Man wird sich erinnern, dass, während der Prozessor Energieermittlungen durchführt, jede Energieeinheit durch einen Logikübergang an den Ausgängen 4248 repräsentiert wird ( 1). Bei 1110 wird der Zustand jedes Ausgangs 4248 gespeichert. Bei 1112 initialisiert der Microcontroller die A/D-Wandler 74, wenn ein Kommunikationsfehler auftritt, geht der Microcontroller zu 1108. Bei 1114 werden die Digitalsignal-Verarbeitungsregister 94 initialisiert. Bei 1116 wird der Programmspeicher 78 auf den Speicher heruntergeladen. Bei 1118 wird der Datenspeicher 80 auf den Speicher heruntergeladen. Bei 1120 wird der Prozessor 14 gestartet. Wenn ein Kommunikationsfehler an einem der Schritte 11141120 auftritt, dann kehrt der Microcontroller 16 wieder zu 1108 zurück. Bei 1122 werden eventuell zuvor bei 1108 gesetzte Warnmeldungen gelöscht. Bei 1124 kehrt der Microcontroller 16 zu seinem Hauptprogramm zurück.
  • [0069]
    Alle Daten, die als für den Zähler 10 nichtflüchtig angesehen werden, werden in einem 2-KB-EEPROM 35 gespeichert. Dazu gehören Konfigurationsdaten (einschließlich der Daten für Speicher 76 und Speicher 80), Gesamt-kWh, maximale und kumulative Bedarfswerte (Bedarf mit Rate A in TOU), historische TOU-Daten, kumulative Anzahl von Bedarfsresets, kumulative Anzahl von Stromausfällen sowie kumulative Anzahl von Datenänderungskommunikationen. Die TOU-Daten für die aktuelle Rechnungsstellungsperiode werden im RAM des Prozessors 16 gespeichert. Solange der Microcontroller 16 genügend Leistung hat, werden RAM-Inhalt und Echtzeit behalten und der Microcontroller 16 wird nicht zurückgestellt (selbst in einem Bedarfsregister).
  • [0070]
    Wie zuvor angedeutet, werden Betriebskonstanten in EEPROM-Daten gespeichert. Microcontroller 16 führt Checks dieser Speicherbereiche durch, indem er die Klassenbezeichnungen für verschiedene Daten addiert und die Summe mit einer Referenznummer vergleicht. So wird beispielsweise die Datenklasse zum Definieren des 256-Byte-Blocks an Programmspeicher verwendet. An die 256 Byte Programm in dieser Datenklasse werden die DSP-Codeidentifikation, die Revisionspummer und die dieser Datenklasse zugewiesene Prüfsumme angehängt. Die Betriebskonstanten bestehen aus den Kalibrationskonstanten und Daten-RAM-Anfangswerten, den Sekundärwerten von Ke und Kh des Zählers sowie aus Informationen, die der Microcontroller zum Verarbeiten der Zählerdaten verwenden muss.
  • [0071]
    Die LCD 30 erlaubt eine Betrachtung der Rechnungsstellungs- sowie anderer Messdaten und Zustände. Temperaturkompensation für die LCD 30 wird in der Elektronik bereitgestellt. Selbst mit dieser Kompensation begrenzen der Betriebstemperaturbereich des Zählers und das 5 Volt Fluid des LCD die LCD 30 auf eine Triplexierung. Somit ist die Höchstzahl an Segmenten, die in diesem Design unterstützt werden, 96. Die Anzeigeansprechzeit verlangsamt sich bei Temperaturen unter –30 Grad Celsius ebenfalls merklich. Im Hinblick auf eine ausführlichere Beschreibung des Displays 30 wird auf die mitanhängige US-Anmeldung Nr. 07/839,634 verwiesen, die am 21. Februar 1992 eingereicht wurde (entspricht EP 92924369.9 ) und hiermit durch Bezugnahme eingeschlossen ist.
  • [0072]
    In 5 sind der optische Port 40 und der Reset-Schaltkomplex 108 ausführlicher dargestellt. Nach dem Einschalten sendet der Reset 108 einen automatischen Reset-Impuls zum Prozessor 16. Beim Betrieb wirkt die Schaltung 108 als Komparator, der einen Teil der von der Stromversorgung 22 erzeugten Spannung mit der von der nichtflüchtigen Versorgung 24 bereitgestellten Spannung vergleicht. Wenn die durch die Stromversorgung 22 erzeugte Spannung entweder unter die der nichtflüchtigen Stromversorgung abfällt oder über diese hinaus ansteigt, dann ist ein solcher Zustand eine Anzeige dafür, dass der Zähler entweder Leistung verloren hat oder die Leistung wiederhergestellt ist, und ein Reset-Signal wird an den Prozessor 16 angelegt.
  • [0073]
    Der optische Port 40 bietet elektronischen Zugang zu Messinformationen. Sender und Empfänger (Transistoren 110 und 112) sind 850-Nanometer-Infrarotkomponenten und befinden sich in der Elektronikbaugruppe (und sind nicht in der Abdeckung montiert). Transistor 110 und LED 112 sind mit dem UART des Microcontrollers 16 verbunden, und die Kommunikationsrate (9600 Baud) ist auf die Ansprechzeit der optischen Komponenten begrenzt. Der optische Port kann auch vom UART (wie nachfolgend beschrieben) gesperrt werden, so dass der UART für zukünftige Kommunikationen verwendet werden kann, ohne dass Umgebungslicht ein Faktor ist. Im Prüfmodus gibt der optische Port die vom Microcontroller über die Sende-LED 112 empfangenen Wattstundenimpulse als Echo wieder. Im Prüfmodus überwacht der Microcontroller 16 die Empfangsleitung 114 auf Kommunikationsbefehle.
  • [0074]
    Ein Merkmal, das aus dem oben beschriebenen verteilten Verarbeitungsschema resultiert, ist die Adaptierbarkeit oder Erweiterungsfähigkeit der Erfindung für zukünftige Anwendungen. Zu diesem Zweck spielt der Optionsverbinder 38 eine wichtige Rolle. Wie in 1 gezeigt, stellt der Optionsverbinder eine Verbindung zwischen dem Prozessor 16 und der Außenwelt her. Durch den Verbinder 38 können Datenausgänge vom Prozessor 14 zum EEPROM 35 oder Datenausgänge zum Prozessor 16 überwacht werden. Wie nachfolgend beschrieben wird, kann eine Kommunikation mit dem Prozessor 16 auftreten, da der Verbinder 38 direkt mit mehreren Ports am Prozessor 16 verbunden ist. Somit ist durch den Optionsverbinder 38 eine Kommunikation mit dem Prozessor 16 möglich, und der Betrieb des Prozessors 16 kann modifiziert werden. So kann beispielsweise der Verbinder 38 verwendet werden, um den Zähler 10 effektiv in ein Peripheriegerät für einen anderen Microcontroller (nicht dargestellt) umzuwandeln. Der Optionsverbinder 38 könnte in Verbindung mit einem Modem verwendet werden, um Zugang zu Daten zu gewähren oder um den optischen Port 40 auf eine gewünschte Weise zu betreiben. Der Verbinder 38 kann auch in Verbindung mit so genannten Fremddiensten verwendet werden. In solchen Situationen können Dritte unter Vertrag genommen werden, den Zähler mit ihrer eigenen Ausrüstung zu warten. Durch den Verbinder 38 kann es möglich sein, solche Geräte leicht so anzupassen, dass der Zähler 10 damit gewartet werden kann. Der Verbinder 38 kann auch für die Verbindung eines Gerätes zum Speichern eines Energienutzungsprofils verwendet werden. Solche Geräte erfordern nichtflüchtige Speisespannungen. Die am Verbinder 38 zur Verfügung stehenden Funktionen ermöglichen ein „Huckepack" eines solchen Gerätes auf dem Zähler 10.
  • [0075]
    Wie oben angedeutet, ist es wünschenswert, dass der Zähler 10 auf wirtschaftliche Weise eine mehrphasige Bedarfs- und Gebrauchszeit- (TOU) Messung durchführt und die Plattform für zukünftige Messprodukte darstellt. Leider ist über die Zukunft nur wenig bekannt. Das Problem besteht somit darin, Änderungen zu berücksichtigen, die möglicherweise in der Zukunft eintreten könnten. Mit dem erfindungsgemäßen Ansatz kann die Elektronik im Zähler 10 als Peripheriegerät für eine Optionsplatine (nicht dargestellt) dienen, die mit dem Optionsverbinder 38 verbunden ist, und gleichzeitig Nennleistungsanforderungen für die Optionsplatine liefern. Sämtlicher Strom, sämtliche Signale und Kommunikationen zur Optionsplatine kommen über einen 20poligen Anschluss.
  • [0076]
    Der Zähler 10 erzeugt die folgenden Leistungssignale
    V+ Eine teilgeregelte 12 VDC bis 15 VDC Versorgung (Ausgang von Versorgung 20);
    5 V Eine geregelte flüchtige 5 V Versorgung (Ausgang von Versorgung 22);
    VDD Eine geregelte nichtflüchtige 5 V Versorgung (Ausgang von Versorgung 24);
    Gnd Die negative Referenz.
  • [0077]
    In der bevorzugten Ausgestaltung kann die Optionsplatine einen kombinierten Strom von 50 mA an diesen drei Versorgungssignalen ziehen. Die Optionsplatine kann bis zu 100 μA von einem im Ausgangsteil der Versorgung 20 enthaltenen Superkondensator und der Batterie 26 über die Versorgung 24 während eines Stromausfalls ziehen, aber eine solche Anordnung reduziert die Lebensdauer der Batterie.
  • [0078]
    Gemäß 1 legt der Zähler 10 auch die folgenden Betriebssignale an den Optionsverbinder 38 an:
    PFail Ein logischer L-Pegel (0) zeigt vorzugsweise die Abwesenheit von Wechselstrom an;
    MR Master-Reset – Ein von der Schaltung 108 (5) erzeugter logischer L-Pegel (0) zum Rückstellen des Microcontrollers nach dem Verlust von VDD (vorzugsweise als unter 2,8 bis 2,2 Volt abfallender VDD-Wert definiert);
    Alt Ein Echo oder eine Duplikation der alternativen Anzeigetastenposition (vom Prozessor 16 bei 1060 ermittelt);
    Reset Ein Echo oder eine Duplikation der Bedarfs-Reset-Tastenposition (vom Prozessor 16 bei 1060 ermittelt);
    EOI Bedarfsende-Intervallanzeige, erzeugt vom Prozessor 16 in Bezug auf das Hauptprogramm bei 1052, vorzugsweise eine Sekunde lang am Ende des Bedarfsintervalls im H-Zustand;
    KYZ1 Ein KYZ-Ausgangssignal von Wattstundenimpulsen vorbehaltlich eines Impulsfrequenzteilers und einer Wattstunden-Akkumulationsdefinition, wobei es die Akkumulationsdefinition zulässt, dass das KYZ-Signal die Wattstunden-geliefert-Impulse oder eine Kombination aus Wattstunden-geliefert- und Wattstundenempfangen-Impulsen wiederholt;
    KYZ2 Ein KYZ-Ausgangssignal der VARhour-oder Vahour Impulse ebenfalls im Einklang mit der KYZ-Teiler- und Akkumulationsdefinition;
    WHR Die Wattstunden-empfangen-Impulsfolge vom Prozessor 14; und
    VARHR Die VARhours-empfangen-Impulsfolge vom Prozessor 14.
  • [0079]
    Durch Anlegen des PFail-Signals am Optionsverbinder 38 kann ermittelt werden, wann kein Wechselstrom mehr vorhanden ist. In der bevorzugten Ausgestaltung garantiert der Zähler 10, dass 100 ms Stromversorgung verbleibt, wenn das PFail-Signal erzeugt wird. Das Master-Reset-Signal dient zum Zurückstellen jedes Prozessors, der möglicherweise mit dem Optionsverbinder 38 verbunden ist, wenn er mit der Vdd Versorgung gespeist wird. Ansonsten kann ein Optionsplatinen-Microcomputer von einer Zeitverzögerung auf der PFail-Leitung zurückgesetzt werden. Die Signale KYZ1, KYZ2, WHR und VARHR können zum Überwachen der verschiedenen Leistungsflussmessungen verwendet werden. Das EOI-Signal kann zum Synchronisieren von Bedarfsintervallen zwischen Prozessor 16 und einem am Optionsverbinder 38 angeschlossenen Mikrocomputer verwendet werden.
  • [0080]
    Der Zähler 10 liefert ferner die folgenden Kommunikationsverbindungen:
    SC1 Serieller Takt – Verbindung mit der seriellen Kommunikationsleitung 36, besonders die serielle Taktverbindung mit der seriellen Schnittstelle 88 (2), wobei ein serieller Takt entsprechend dem seriellen I-2C-Protokoll gesendet wird;
    SDA Serielle Daten – Verbindung mit der seriellen Kommunikationsleitung 36, besonders die serielle Datenverbindung mit der seriellen Schnittstelle 88 (2), wobei serielle bidirektionale Seriendaten entprechend dem seriellen I2-C-Protokoll übertragen werden;
    RX Eine Verbindung mit der seriellen Empfangskommunikationsleitung, die den Prozessor 16 mit dem optischen Port 40 verbindet;
    TX Eine Verbindung mit der seriellen Sendekommunikationsleitung, die den Prozessor 16 mit dem optischen Port 40 verbindet,
    OPE Optical Port Enable – eine Verbindung mit dem Prozessor 16 und dem optischen Port 40, wobei ein logischer H-Pegel (1) den Zugang zum optischen Port 40 durch die RX- und TX-Signale zulässt, die von einer Optionsplatine an den Optionsverlbinder 38 angelegt werden;
    OPS Optical Port Select – eine Verbindung mit dem Prozessor 16, wobei ein logischer H-Pegel (1) zur Folge hat, dass der Prozessor 16 die Ansteuerung des optischen Ports 40 steuert, und ein logischer L-Pegel (0) es zulässt, dass ein mit dem Optionsverbinder 38 verbundener Mikroprozessor den optischen Port 40 ansteuert; und
    DS Display Select – eine Verbindung mit dem Prozessor 16, wobei ein logischer H-Pegel (1) zur Folge hat, dass der Prozessor 16 die Ansteuerung der Flüssigkristallanzeige 30 steuert, und ein logischer L-Pegel (0) es zulässt, dass ein mit dem Optionsverbinder 38 verbundener Mikroprozessor das Display 30 ansteuert.
  • [0081]
    Die SC1- und SDA-Verbindungen können zum Ansteuern eines I2-C E/A-Expanders verwendet werden, der wiederum Signale vom Zähler 10 zu mehreren Ausgangsrelais sendet. Die RX-, TX- und OPE-Verbindungen würden normalerweise zum Ansteuern des optischen Ports 40 verwendet. Wenn die OPS-Leitung in den L-Zustand gezogen wird, versucht der Prozessor nicht mehr, den optischen Port 40 anzusteuern, sondern horcht stattdessen bei 9600 Baud, ob ein Optionsplatinen-Microcomputer mit dem Prozessor 16 „spricht". Wenn die OPE-Leitung im H-Zustand ist, wird der Prozessor 16 angewiesen anzunehmen, dass die Optionsplatine aus dem optischen Port 40 kommuniziert, und somit die Kommunikation zu ignorieren. So wird der Zähler 10 durch den Prozessor 16 zu einem Kommunikations- und Datenverarbeitungsperipheriegerät zum Optionsverbinder 38. EEPROM 35 hat in der bevorzugten Ausgestaltung 256 Byte zusätzlichen Speicherplatz, auf den durch den Optionsverbinder 38 über das normale Kommunikationsprotokoll zugegriffen werden kann. In einer solchen Situation kann der Zähler 10 entweder ein Datenspeicher- oder ein Konfigurationsspeicherperipheriegerät sein.
  • [0082]
    Wenn das Signal auf der DS-Verbindung im H-Zustand ist, dann steuert der Prozessor 16 das Display 30 gemäß den Informationen, die der Prozessor 16 im EEPROM 35 speichert. Es ist zu bemerken, dass die Flüssigkristallanzeige der bevorzugten Ausgestaltung in Bezug auf Informationen gesteuert wird, die in einer Anzeigetabelle enthalten sind (nicht dargestellt), die Kennungs- und Datenfelder enthält (numerische Felder und Kennungsanzeigeelemente) und die im Speicher 35 gespeichert ist. In der bevorzugten Ausgestaltung ist die Anzeigetabelle eine Anzeigesegment-Speicherdarstellung, die im Speicher 35 gespeichert ist, um das gewünschte Anzeigebild auf dem Display 30 zu erzeugen. Wenn der Prozessor 16 das Display 30 steuert, dann die Anzeigetabelle periodisch mit von Prozessor 16 erzeugten Informationen aktualisiert. Wenn die DS-Leitung durch den Optionsverbinder 38 in den L-Zustand gezogen wird, dann aktualisiert der Prozessor 16 die Anzeigetabelle nicht mehr. In einer solchen Situation wird im Prozessor 16 ein spezieller Kommunikationsbefehl erzeugt, damit die Anzeigekennungen und Daten durch den Optionsverbinder 38 geschrieben werden können, vorzugsweise von einem am Verbinder 38 angeschlossenen Mikrocomputer. Somit hat der Zähler 10 die Flexibilität, ein Anzeigeperipheriegerät zu einer Optionsplatine zu werden.
  • [0083]
    In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung werden Impulsanzeiger, Potentialanzeiger, „EOI"-Anzeiger und Test-Anzeiger im Display 30 von Feldern in der Anzeigetabelle gesteuert, und diese Felder können nur durch vom Prozessor 16 erzeugte Informationen modifiziert werden. In einer solchen Ausgestaltung erzeugt, selbst wenn DS tief ist, der Prozessor 16 weiterhin diese bestimmten Feldinformationen. Informationen, die der Zähler 30 durch den Optionsverbinder 38 bereitstellt, werden einem Exklusiv-ODER-Vorgang mit vom Prozessor 16 erzeugten Informationen unterzogen, um die Anzeigetabelle zu aktualisieren.
  • [0084]
    Aus dem Obigen geht hervor, dass eine Optionsplatine leicht in den Zähler 10 eingebaut werden kann. Wie oben erörtert, kann die Optionsplatine dann die meisten Funktionen des Zählers 10 übernehmen, einschließlich des Modifizierens der Grundmessfunktion und des Lesens des Prozessors 14 direkt über den Prozessor 16. Dieser Designaspekt bietet ein hohes Maß an Flexibilität für zukünftige, noch undefinierte, Funktionen.
  • [0085]
    Zusätzlich zum Optionsplatinenverbinder ist vorzugsweise Raum im Chassis (nicht dargestellt) des Zählers 10 für zusätzliche große Komponenten vorgesehen, wie z. B. Trägerkopplungskomponenten oder einen größeren Stromversorgungstransformator. Die Spannungsverbindungen in der Zählerbasis bieten zusätzliche Abgriffe zum Abnehmen der Leitungsspannung für Teile dieser Art.
  • [0086]
    Der Zähler 10 kann auch in den Testmodus gesetzt werden und kann den Testmodus über eine neue optische Portfunktion verlassen. In einem optisch eingeleiteten Testmodus reflektiert der Zähler auch Messimpulse gemäß Definition durch den Befehl am optischen Portsender. Der Zähler horcht auf weitere Kommunikationsbefehle. Zusätzliche Befehle können die Rate oder gemessene Größe des Testausgangs über den optischen Port ändern. Der Zähler bestätigt („ACK") jeden Befehl, der gesendet wurde, während er im Testmodus ist, und bestätigt („ACK") den Testmodus-verlassen-Befehl. In einem optisch eingeleiteten Testmodus werden andere Befehle als die oben erwähnten auf normale Weise verarbeitet
  • [0087]
    Da die Gefahr besteht, dass ein Impulsecho den Programmierer/Leserempfänger verwirrt, ist möglicherweise ein Befehl zum Stoppen des Impulsechos wünschenswert, damit Kommunikationen ununterbrochen fortlaufen können. Während des Testmodus gilt die gewöhnliche Testmoduszeit aus drei Bedarfsintervallen. Im Hinblick auf eine ausführlichere Beschreibung des Testmodus wird auf die mitanhängige Anmeldung ABB-0009 verwiesen.
  • TABELLE 1 Zählerformeln Leistungsformeln:
  • [0088]
    HINWEIS: Die Indexierungen beziehen sich auf die Phase der Eingänge. Sub-Indexierungen beziehen sich auf den A/D-Zyklus, in dem die Probe abgetastet wurde. Va für –7 Anwendungen ist tatsächlich Leiter zu Nichtleiter.
  • VA-Formeln:
  • [0089]
    Effektivwertmessungen (eff) erfolgen über einen Leitungszyklus und beginnen vorzugsweise beim Nullübergang jeder Spannung. VAR-Formel: wobei die Indexierungen mit den I-Termen von Watt und VA assoziiert sind und die Berechnung in jedem Zyklus wie nachfolgend angegeben erfolgt:
  • [0090]
    Für die Zwecke der obigen Formeln gelten die folgenden Definitionen:
    –2 bedeutet ein 2-Element in der Dreidraht-Delta-Anwendung;
    –3 bedeutet ein 3-Element in einer Vierdraht-Stern-Anwendung;
    –8 bedeutet ein 2½-Element in einer Vierdraht-Stern-Anwendung;
    –5 bedeutet ein 2-Element in einer Dreidraht-Delta-Anwendung;
    –7 ist ein 2½-Element in einer Vierdraht-Delta-Anwendung.
Klassifizierungen
Internationale KlassifikationG06Q30/00, H02J13/00, G01R21/133, G01R13/02, G01R22/00
UnternehmensklassifikationG01R21/133, H02J13/0055, G06Q30/04, Y04S50/12
Europäische KlassifikationG06Q30/04, G01R21/133, H02J13/00F4B3