WO2010025755A1 - Electric power meter and method for operating an electric power meter - Google Patents

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WO2010025755A1
WO2010025755A1 PCT/EP2008/007322 EP2008007322W WO2010025755A1 WO 2010025755 A1 WO2010025755 A1 WO 2010025755A1 EP 2008007322 W EP2008007322 W EP 2008007322W WO 2010025755 A1 WO2010025755 A1 WO 2010025755A1
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quality
electric energy
amount
branch
electric power
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Application number
PCT/EP2008/007322
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German (de)
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Inventor
Markus Kraft
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Siemens Aktiengesellschaft
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R22/00Arrangements for measuring time integral of electric power or current, e.g. electricity meters
    • G01R22/06Arrangements for measuring time integral of electric power or current, e.g. electricity meters by electronic methods
    • G01R22/10Arrangements for measuring time integral of electric power or current, e.g. electricity meters by electronic methods using digital techniques

Definitions

  • Electric energy payers and method for operating an electric energy payers are provided.
  • the invention relates to an electric energy meter with a measuring device that is set up to record measured values at a branch of an electrical power supply network, and to a metering device that is set up to determine a numerical value related to the branch-related amount of electrical energy based on the recorded measured values.
  • the invention also relates to a method for operating such a Elektroenergyiereers.
  • End consumers of electrical energy usually obtain these via an electrical energy supply network.
  • the electrical energy is fed into the energy supply network by an operator of electric power generation plants, a so-called energy supplier.
  • the end user pays the utility this power at a pre-agreed tariff, such that the amount to be paid by the end user to the utility is dependent on the amount of electrical energy removed.
  • different time-dependent tariffs may be used, for example. be agreed for so-called daytime and nighttime electricity, in which, depending on the respective time of day different costs per unit quantity (usually the amount of electrical energy is determined as the actual power of electric power in the unit kilowatt hour - kWh - determined) of the electric energy.
  • electrical energy payers To determine the electrical energy taken from an electrical end user from the power grid, so-called electrical energy payers are used. These measurements sen through a supply feeder, via which the electrical end user is connected to the electrical energy network, flowed amount of electrical energy. On the basis of the determined amount of electric energy, the calculation of the costs incurred will then take place.
  • Ferraris payers in which a turntable is caused to rotate due to the effect of the voltage measured in the branch and the measured current.
  • the turntable drives a mechanical payer that outputs the amount of electric power drawn by the feeder in the form of a numerical value.
  • a digital computing device then generates a number value indicating the amount of electrical energy consumed.
  • the invention has for its object to provide a Elektroenergy- gieiereer and a method for operating such, with a more accurate assessment of the amount of electrical energy can take place.
  • an electric power payer of the above type is the one hand proposed, wherein a square is litatser ventes Tooth provided indicating Qualitatskenngroße a ⁇ is directed for determining the Elektroenergygu gleich the bezo- through the branch-related electric power amount, and the electric energy payer comprises an evaluation device, which is set up to combine the number value and the quality indicator.
  • the invention is based on the recognition that it is future and ⁇ tig no longer be sufficient to consider the sheer volume of the purchased electric energy, but also take place considering the quality of the purchased electric energy should.
  • the quality of the electrical energy can be fixed on several characteristics, eg number and strength of the existing harmonics, flicker, voltage peaks and tars and frequency stability, as well as their level with respect to the set values of the related electric energy (eg harmonic content greater than 5% of the nominal voltage) , With the inventive electric energy payer, a quality parameter generated from such quality features can be included in the determination of the amount of electric energy used, so that a quantity and qualitatsabhangige calculation of the costs incurred by the energy supplier for the amount of electrical energy is possible.
  • An advantageous further development of the electric energy payer according to the invention provides that the quality detection device for determining the quality characteristic variable is set up on the basis of the measured values recorded by the measuring device.
  • the electric energy payer can generate the quality parameter by means of an integrated power quality measuring system based on the acquired measured values.
  • the quality detection device for determining the quality parameter is set up on the basis of a quality measured value output by an external quality measuring device.
  • the electric energy payer does not have to include the functionality for measuring characteristics of the electric energy squalor himself;
  • existing digital payers can be provided with a software extension without having to provide a complete power quality measurement functionality in these devices.
  • a further advantageous embodiment of the electrical energy meter according to the invention provides that the payment device is a digital payment device and the evaluation device is a digital computing device that is set up to determine an accounting parameter from the numerical value and the quality characteristic variable.
  • the billing size can be generated, for example, by multiplying the number value and the quality characteristic size:
  • K Q Quality indicator [1].
  • the quality parameter in this case usefully assumes values between 0 and 1, preferably it may be in the range of about 0.75 to 1, for example, the value 1 assuming undisturbed electrical energy quality. With increasing disturbances of the electric energy quality sinks the
  • K max max. Cost per unit of electricity [currency / kWh]
  • a weighting of the individual characteristics of the electrical energy quality can be carried out in order to combine these individual features into a single quality parameter.
  • the payment device is an electro-mechanical payment device and the evaluation device is set up to influence the payment device on the basis of the quality characteristic variable.
  • the rotation of the hub of the electro-mechanical device number till ⁇ brakes can be, for example, when he ⁇ höhter disturbance of Elektroenergyqualitat; This can be done for example by mechanical action (eg by braking the rotation axis or the hub itself) or by generating a decelerating magnetic field in the hub.
  • the above object is also achieved by a method for operating an electric energy pay meter, in which measured values are determined which are suitable for determining the amount of electric energy flowing through the branch, and a numerical value is determined on the basis of the measured values indicating the amount of electric energy that has flowed through the branch , and determining a quality characteristic value indicating the electric power quality of the amount of electric energy flowing through the branch, and combining the count value and the quality characteristic quantity to form a billing quantity.
  • FIG. 1 shows a highly schematic representation of an electrical energy supply network
  • FIG. 2 a schematic representation of an electric energy payer
  • FIG. 3 shows a time characteristic of a voltage measured at a branch.
  • FIG. 1 shows a highly schematic representation of a usually multi-phase (eg three-phase) electrical energy supply network 10 for the transmission and distribution of electrical energy from one energy supplier 11 to several end consumers 12.
  • a usually multi-phase (eg three-phase) electrical energy supply network 10 for the transmission and distribution of electrical energy from one energy supplier 11 to several end consumers 12.
  • private households are assumed as end consumers, but it can also be commercial , industrial or public institutions, which are supplied via the power grid 10 with electrical energy.
  • the end consumers 12 are connected via branches 13 to the electrical power supply network 10 and relate to the electrical energy.
  • electric energy payers 14 are provided at the feed points of the branches to the end consumers. These electric energy payers 14 measure the amount of electric energy taken from the respective end user 12 from the energy supply network 10. In addition, the electric energy payers are also set up to form a dependent on the quality of the withdrawn electrical energy quality indicator and to take into account in the accounting of the purchased electrical energy.
  • the energy supplier 11 can read the results of the respective electric energy meter 14 either by a regular reading (usually once a year) or continuously via an existing communication connection, for example via the energy supply lines of the energy supply network 10 can exist, record and use for billing.
  • FIG. 2 shows a more detailed view of an electric energy payer 14.
  • the electric energy ⁇ payer 12 connected to the electrical power supply network 10th
  • the electric energy meter has a measuring device 20, which detects suitable measured values for determining the amount of electrical energy received by the end user via the branch 13. For example, these may be measured values of current and voltage at the branch 13.
  • the electric energy payer 14 After receiving the measured values, the electric energy payer 14 returns the electric energy via an output 21 in order to make it available to the end user.
  • the measured values detected by the measuring device are fed to a meter 22.
  • the counting device 22 determines the amount of electrical energy drawn by the branch 13, usually in the form of the extracted active power, and outputs a corresponding numerical value to a downstream evaluation device 23.
  • the measuring device 20 also acquires suitable measured values at the branch 13 for assessing the electrical energy quality of the electric power supplied and forwards them to a likewise downstream quality detection device 24.
  • the measured values which are suitable for assessing the quality of the electrical energy can also be measured values of current and voltage, from which further processed qualitatively relevant Values can be derived.
  • the quality detection device can be set up to evaluate features of the related electric energy, such as the number and strength of the harmonics present, flicker, voltage peaks and tails, and frequency stability.
  • the quality detection device determines a quality parameter and outputs it on the output side to the evaluation device.
  • the formation of the quality characteristic can be achieved by a weighted combination of the results of the various characteristics of the quality of the electrical energy.
  • the evaluation device combines the numerical value and the quality parameter to form a billing quantity indicating the electric power purchased depending on the purchased quantity and quality.
  • the calculation of the settlement size has already been explained in more detail above.
  • the respective billing quantities are also provided with a time stamp, so that it can be reconstructed in which period of time which amount of electrical energy has been purchased with which quality.
  • the amount of the charge can subsequently either be stored in a data memory 25 of the evaluation device 23 for interrogation in the course of a manual acquisition of the consumption data or sent directly to the energy supplier via a communication link 26. It can also be provided that the end user also gains access to the amount of the invoice in order to ensure increased transparency in consumption and billing.
  • the electric energy meter itself does not measure the characteristics characteristic of the electrical energy, but this measurement is performed outside of the electric energy meter by a so-called power quality meter ,
  • the electric energy payer has a data input, via which the external power quality measuring device of the quality detection device 24 supplies the results of the measurement of the qualitatively relevant features.
  • the electric energy payer is a digital electric energy payer
  • a qualitatively dependent offsetting of the related electric energy can also be carried out with an electro-mechanical electric energy payer.
  • the measuring device is a converter for current and voltage and the counting device is formed by the turntable with an attached mechanical payer used in electro-mechanical energy payers.
  • the quality detection device is a digital computing device required, which generates a quality parameter, by means of which the evaluation device can make an impact on the payer device.
  • Such an effect can occur depending on the size of the quality characteristic, for example in the form of a mechanically or electro-magnetically induced deceleration of the turntable or a changeover of a connected toll.
  • Figure 3 shows an exemplary excerpt from a time course of the measured at a branch from ⁇ voltage.
  • the electrical energy quality has only been fixed to the characteristic "harmonic content of the voltage curve" in Figure 3.
  • the determination of the quality characteristic variable usually involves a number of features which must be considered together.

Abstract

The invention relates to an electric power meter (14) comprising a measuring device (20) which is designed to capture measurement values at a branch (13) of an electrical power supply grid (10), and a metering device (22) designed to determine a count value indicating the amount of electric power drawn by the branch (13) using the captured measurement values. In order to be able to perform a more precise evaluation and accounting of the electric power drawn, it is proposed that a quality detecting device (24) is provided that is designed to determine a quality characteristic variable indicating the electric power quality of the amount of electric power drawn by the branch (13), and that the electric power meter (14) comprises an analysis device (23) designed to combine the count value and the quality characteristic variable. The invention further relates to a method for operating such an electric power meter.

Description

Beschreibung description
Elektroenergiezahler und Verfahren zum Betreiben eines Elektroenergie zahlersElectric energy payers and method for operating an electric energy payers
Die Erfindung bezieht sich auf einen Elektroenergiezahler mit einer Messeinrichtung, die zum Aufnehmen von Messwerten an einem Abzweig eines elektrischen Energieversorgungsnetzes eingerichtet ist, und einer Zahleinrichtung, die zum Bestim- men eines die durch den Abzweig bezogenen Elektroenergiemenge angebenden Zahlwertes anhand der aufgenommenen Messwerte eingerichtet ist. Die Erfindung bezieht sich auch auf ein Verfahren zum Betreiben eines solchen Elektroenergiezahlers.The invention relates to an electric energy meter with a measuring device that is set up to record measured values at a branch of an electrical power supply network, and to a metering device that is set up to determine a numerical value related to the branch-related amount of electrical energy based on the recorded measured values. The invention also relates to a method for operating such a Elektroenergiezahlers.
Endverbraucher elektrischer Energie beziehen diese üblicherweise über ein elektrisches Energieversorgungsnetz. Die elektrische Energie wird hierbei von einem Betreiber von Elektroenergieerzeugungsanlagen, einem sogenannten Energie- versorger, in das Energieversorgungsnetz eingespeist. UbIi- cherweise bezahlt der Endverbraucher dem Energieversorger diese Leistung zu einem vorher vereinbarten Tarif in der Weise, dass der von dem Endverbraucher an den Energieversorger zu entrichtende Betrag abhangig von der Menge der entnommenen elektrischen Energie ist. Zusatzlich können verschiedene ta- geszeitabhangige Tarife z.B. für sogenannten Tag- und Nachtstrom vereinbart werden, bei denen in Abhängigkeit von der jeweiligen Tageszeit unterschiedliche Kosten pro Mengeneinheit (üblicherweise wird die Elektroenergiemenge als bezogene Wirkleistung der Elektroenergie in der Einheit Kilowattstunde - kWh - bestimmt) der Elektroenergie anfallen.End consumers of electrical energy usually obtain these via an electrical energy supply network. In this case, the electrical energy is fed into the energy supply network by an operator of electric power generation plants, a so-called energy supplier. Typically, the end user pays the utility this power at a pre-agreed tariff, such that the amount to be paid by the end user to the utility is dependent on the amount of electrical energy removed. In addition, different time-dependent tariffs may be used, for example. be agreed for so-called daytime and nighttime electricity, in which, depending on the respective time of day different costs per unit quantity (usually the amount of electrical energy is determined as the actual power of electric power in the unit kilowatt hour - kWh - determined) of the electric energy.
Zum Bestimmen der von einem elektrischen Endverbraucher aus dem Energieversorgungsnetz entnommenen Elektroenergiemenge werden sogenannte Elektroenergiezahler eingesetzt. Diese mes- sen die durch einen Versorgungsabzweig, über den der elektrische Endverbraucher mit dem Elektroenergienetz verbunden ist, geflossene Elektroenergiemenge. Auf der Grundlage der bestimmten Elektroenergiemenge findet dann die Berechnung der hierfür falligen Kosten statt.To determine the electrical energy taken from an electrical end user from the power grid, so-called electrical energy payers are used. These measurements sen through a supply feeder, via which the electrical end user is connected to the electrical energy network, flowed amount of electrical energy. On the basis of the determined amount of electric energy, the calculation of the costs incurred will then take place.
Es gibt im Wesentlichen zwei Arten von Elektroenergiezahlern. Einerseits existieren elektro-mechanisch funktionierende Elektroenergiezahler, sogenannte Ferrariszahler, bei denen eine Drehscheibe aufgrund der Wirkung von durch in dem Abzweig gemessener Spannung und gemessenem Strom in eine Rotationsbewegung versetzt wird. Die Drehscheibe treibt ein mechanisches Zahlwerk an, das die durch den Abzweig bezogene Elektroenergiemenge in Form eines Zahlwertes ausgibt.There are essentially two types of electric energy payers. On the one hand there are electromechanically functioning electric energy payers, so-called Ferraris payers, in which a turntable is caused to rotate due to the effect of the voltage measured in the branch and the measured current. The turntable drives a mechanical payer that outputs the amount of electric power drawn by the feeder in the form of a numerical value.
Andererseits existieren digitale Elektroenergiezahler, die aus digitalisierten Strom- und Spannungsmesswerten die Elektroenergiemenge der bezogenen Wirkleistung berechnen. Eine digitale Recheneinrichtung erzeugt dann einen Zahlwert, der die bezogene Elektroenergiemenge angibt.On the other hand, there are digital electric energy payers that calculate the amount of electrical energy of the active power from digitized current and voltage measurements. A digital computing device then generates a number value indicating the amount of electrical energy consumed.
In beiden Fallen wird die Berechnung der für die bezogene Elektroenergiemenge an den Energieversorger zu zahlenden Kosten lediglich in Abhängigkeit von de-r Elektroenergiemenge ggf- unter zusatzlicher Berücksichtigung tageszeitabhangiger Tarifunterschiede durchgeführt. Weitere Parameter gehen in die Berechnung nicht ein.In both cases, the calculation of the costs to be paid for the amount of electrical energy supplied to the energy supplier is carried out only as a function of the amount of electric energy, if necessary with the additional consideration of tariff differences depending on the time of day. Further parameters are not included in the calculation.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrund, einen Elektroener- giezahler und ein Verfahren zum Betreiben eines solchen anzugeben, mit dem eine genauere Beurteilung der bezogenen Elektroenergiemenge stattfinden kann. Zur Losung dieser Aufgabe wird einerseits ein Elektroenergiezahler der oben genannten Art vorgeschlagen, wobei eine Qua- litatserfassungseinrichtung vorgesehen ist, die zum Bestimmen einer die Elektroenergiegualität der durch den Abzweig bezo- genen Elektroenergiemenge angebenden Qualitatskenngroße ein¬ gerichtet ist, und der Elektroenergiezahler eine Auswertungseinrichtung umfasst, die zur Kombination des Zahlwertes und der Qualitatskenngroße eingerichtet ist.The invention has for its object to provide a Elektroenergie- giezahler and a method for operating such, with a more accurate assessment of the amount of electrical energy can take place. To solve this object, an electric power payer of the above type is the one hand proposed, wherein a square is litatserfassungseinrichtung provided indicating Qualitatskenngroße a ¬ is directed for determining the Elektroenergiegualität the bezo- through the branch-related electric power amount, and the electric energy payer comprises an evaluation device, which is set up to combine the number value and the quality indicator.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass es zukunf¬ tig nicht mehr ausreichend sein wird, die bloße Menge der bezogenen Elektroenergie zu betrachten, sondern auch eine Berücksichtigung der Qualität der bezogenen Elektroenergie stattfinden sollte. Die Qualität der Elektroenergie kann hierbei an mehreren Merkmalen festgemacht werden, z.B. Anzahl und Starke der vorhandenen Oberschwingungen, Flicker, Spannungsspitzen und -talern und Freguenzstabilitat , sowie deren Pegel in Bezug auf die Sollwerte der bezogenen Elektroenergie (z.B. Oberschwingungsanteil großer als 5% der Nennspannung) . Mit dem erfinderischen Elektroenergiezahler kann eine aus solchen Qualitatsmerkmalen erzeugte Qualitatskenngroße in die Bestimmung der bezogenen Elektroenergiemenge einbezogen werden, so dass eine mengen- und qualitatsabhangige Berechnung der an den Energieversorger falligen Kosten für die bezogene Elektroenergiemenge möglich wird.The invention is based on the recognition that it is future and ¬ tig no longer be sufficient to consider the sheer volume of the purchased electric energy, but also take place considering the quality of the purchased electric energy should. The quality of the electrical energy can be fixed on several characteristics, eg number and strength of the existing harmonics, flicker, voltage peaks and tars and frequency stability, as well as their level with respect to the set values of the related electric energy (eg harmonic content greater than 5% of the nominal voltage) , With the inventive electric energy payer, a quality parameter generated from such quality features can be included in the determination of the amount of electric energy used, so that a quantity and qualitatsabhangige calculation of the costs incurred by the energy supplier for the amount of electrical energy is possible.
Eine vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemaßen Elektroenergiezahlers sieht vor, dass die Qualitatserfassungseinrichtung zum Bestimmen der Qualitatskenngroße anhand der von der Messeinrichtung aufgenommenen Messwerte eingerichtet ist.An advantageous further development of the electric energy payer according to the invention provides that the quality detection device for determining the quality characteristic variable is set up on the basis of the measured values recorded by the measuring device.
In diesem Fall kann der Elektroenergiezahler anhand der er- fassten Messwerte selbst mittels einer integrierten Power- Quality-Messanordung die Qualitatskenngroße erzeugen. Alternativ dazu kann auch vorgesehen sein, dass die Quali- tatserfassungseinrichtung zum Bestimmen der Qualitatskenngro- ße anhand eines von einem externen Qualitatsmessgerat abgege- benen Qualitatsmesswertes eingerichtet ist.In this case, the electric energy payer can generate the quality parameter by means of an integrated power quality measuring system based on the acquired measured values. Alternatively, it can also be provided that the quality detection device for determining the quality parameter is set up on the basis of a quality measured value output by an external quality measuring device.
In diesem Fall muss der Elektroenergiezahler die Funktionalitat zur Messung von Merkmalen der Elektroenergiequalltat nicht selbst beinhalten; auf diese Weise können beispielswei- se bestehende digitale Zahler über eine Softwareerweiterung versehen werden, ohne in diesen Geraten eine komplette Power- Quality-Messfunktionalitat vorsehen zu müssen.In this case, the electric energy payer does not have to include the functionality for measuring characteristics of the electric energy squalor himself; In this way, for example, existing digital payers can be provided with a software extension without having to provide a complete power quality measurement functionality in these devices.
Eine weitere vorteilhafte Ausfuhrungsform des erfindungsgema- ßen Elektroenergiezahlers sieht vor, dass die Zahleinrichtung eine digitale Zahleinrichtung ist und die Auswertungseinrichtung eine digitale Recheneinrichtung ist, die zur Bestimmung einer Verrechnungskenngroße aus dem Zahlwert und der Quali- tatskenngroße eingerichtet ist.A further advantageous embodiment of the electrical energy meter according to the invention provides that the payment device is a digital payment device and the evaluation device is a digital computing device that is set up to determine an accounting parameter from the numerical value and the quality characteristic variable.
In diesem Fall lassen sich auf einfache Art und Weise entsprechende Berechungsmethoden über eine bestimmte Geratesoftware vorgeben. Die Verrechnungsgroße kann hierbei beispielsweise durch Multiplikation des Zahlwertes und der Qualitats- kenngroße erzeugt werden:In this case, corresponding calculation methods can be specified in a simple manner via a specific device software. The billing size can be generated, for example, by multiplying the number value and the quality characteristic size:
VG = Pw K1 Q iVG = P w K 1 Q i
wobei : VG : Verrechnungsgroße [kWh]where: VG: Charge size [kWh]
Pw : Zahlwert, Wirkleistung [kWh;P w : numerical value, active power [kWh;
KQ : Qualitatskenngroße [1] . Die Qualitatskenngroße nimmt in diesem Fall sinnvollerweise Werte zwischen 0 und 1 an, bevorzugt kann er z.B. im Bereich von etwa 0,75 bis 1 angesiedelt sein, wobei der Wert 1 bei einer ungestörten Elektroenergiequalitat angenommen wird. Bei zunehmenden Störungen der Elektroenergiequalitat sinkt dieK Q : Quality indicator [1]. The quality parameter in this case usefully assumes values between 0 and 1, preferably it may be in the range of about 0.75 to 1, for example, the value 1 assuming undisturbed electrical energy quality. With increasing disturbances of the electric energy quality sinks the
Qualitatskenngroße entsprechend ab. Der genaue Wert der unteren Grenze ist zwischen dem Endverbraucher und dem Energie- versorger zu vereinbaren und kann als Parameter in dem Elekt¬ roenergiezahler eingestellt werden.Qualitatskenngrösse accordingly. The exact value of the lower limit is to be agreed between the provider and consumer of the energy and can be set as parameters in the Elect ¬ roenergiezahler.
Durch Multiplikation der Verrechnungsgroße mit dem maximalen Preis pro Kilowattstunde bezogener elektrischer Energie ergibt sich der endgültig zu zahlende Betrag:By multiplying the billing size by the maximum price per kilowatt-hour of electrical energy used, the final amount to be paid results:
wobei :in which :
K : Kosten [Wahrung, z.B. Euro]K: cost [currency, e.g. Euro]
Kraax : max . Kosten pro Mengeneinheit der Elektroenergie [Wahrung / kWh]K max : max. Cost per unit of electricity [currency / kWh]
Zur Berechung der Qualitatskenngroße kann beispielsweise eine Gewichtung der einzelnen Merkmale der Elektroenergiequalitat durchgeführt werden, um diese einzelnen Merkmale zu einer einzigen Qualitatskenngroße zusammenzufassen.To calculate the quality characteristic, for example, a weighting of the individual characteristics of the electrical energy quality can be carried out in order to combine these individual features into a single quality parameter.
Gemäß einer alternativen vorteilhaften Ausfuhrungsform des erfindungsgemäßen Elektroenergiezahlers ist ferner vorgesehen, dass die Zahleinrichtung eine elektro-mechanische Zahl- einrichtung ist und die Auswertungseinrichtung dazu eingerichtet ist, anhand der Qualitatskenngroße eine Einwirkung auf die Zahleinrichtung vorzunehmen. In diesem Fall kann auch bei elektro-mechanischen Elektroenergiezahlern eine qualitatsabhangige Bestimmung einer Verrechnungsgroße erfolgen. Hierzu kann beispielsweise bei er¬ höhter Störung der Elektroenergiequalitat die Rotation der Drehscheibe der elektro-mechanischen Zahleinrichtung abge¬ bremst werden; dies kann beispielsweise durch mechanische Einwirkung (z.B. durch Abbremsung der Drehachse oder der Drehscheibe selbst) oder durch Erzeugung eines abbremsenden Magnetfeldes im Bereich der Drehscheibe erfolgen. Zudem kann auch bei vorhandenen Störungen der Elektroenergiequalitat eine Umstellung auf ein anderes durch die Drehscheibe angetriebenes Zahlwerk erfolgen, so dass die Elektroenergiemenge im störungsfreien Fall mit einem ersten Zählwerk, im storungsbe- hafteten Fall mit einem zweiten bestimmt wird.According to an alternative advantageous embodiment of the electric energy payer according to the invention, it is further provided that the payment device is an electro-mechanical payment device and the evaluation device is set up to influence the payment device on the basis of the quality characteristic variable. In this case, even with electro-mechanical electric energy payers, a qualitatsabhangige determination of a settlement size done. To this end, the rotation of the hub of the electro-mechanical device number abge ¬ brakes can be, for example, when he ¬ höhter disturbance of Elektroenergiequalitat; This can be done for example by mechanical action (eg by braking the rotation axis or the hub itself) or by generating a decelerating magnetic field in the hub. In addition, even in the case of existing disturbances in the quality of electrical energy, a changeover to another payer driven by the turntable can take place, so that the amount of electric energy in a fault-free case is determined by a first counter, in the event of a fault with a second one.
Die oben genannte Aufgabe wird auch durch ein Verfahren zum Betreiben eines Elektroenergiezahlers gelost, bei dem Messwerte erfasst werden, die zur Bestimmung der durch den Abzweig geflossenen Elektroenergiemenge geeignet sind, und ein Zahlwert anhand der Messwerte bestimmt wird, der die durch den Abzweig geflossene Elektroenergiemenge angibt, und wobei eine Qualitatskenngroße bestimmt wird, die die Elektroenergiequalitat der durch den Abzweig geflossenen Elektroenergiemenge angibt, und der Zahlwert und die Qualitatskenngroße un- ter Bildung einer Verrechnungsgroße kombiniert werden.The above object is also achieved by a method for operating an electric energy pay meter, in which measured values are determined which are suitable for determining the amount of electric energy flowing through the branch, and a numerical value is determined on the basis of the measured values indicating the amount of electric energy that has flowed through the branch , and determining a quality characteristic value indicating the electric power quality of the amount of electric energy flowing through the branch, and combining the count value and the quality characteristic quantity to form a billing quantity.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen naher erläutert. Hierzu zeigen:The invention will be explained in more detail below with reference to exemplary embodiments. Show:
Figur 1: eine hochstschematische Darstellung eines elektrischen Energieversorgungsnetzes ;FIG. 1 shows a highly schematic representation of an electrical energy supply network;
Figur 2 : eine schematische Darstellung eines Elektroenergiezahlers; und Figur 3: einen Zeitverlauf einer an einem Abzweig gemessenen Spannung.FIG. 2: a schematic representation of an electric energy payer; and FIG. 3 shows a time characteristic of a voltage measured at a branch.
Figur 1 zeigt in hochstschematischer Darstellung ein üblicherweise mehrphasiges (z.B. dreiphasiges) elektrisches Energieversorgungsnetz 10 zur Übertragung und Verteilung von Elektroenergie von einem Energieversorger 11 an mehrere Endverbraucher 12. Im Fall der Figur 1 sind als Endverbraucher private Haushalte angenommen, es kann sich aber auch um geschäftliche, industrielle oder öffentliche Einrichtungen handeln, die über das Energieversorgungsnetz 10 mit Elektroenergie versorgt werden. Die Endverbraucher 12 sind über Abzweige 13 mit dem elektrischen Energieversorgungsnetz 10 verbunden und beziehen darüber die Elektroenergie.FIG. 1 shows a highly schematic representation of a usually multi-phase (eg three-phase) electrical energy supply network 10 for the transmission and distribution of electrical energy from one energy supplier 11 to several end consumers 12. In the case of FIG. 1, private households are assumed as end consumers, but it can also be commercial , industrial or public institutions, which are supplied via the power grid 10 with electrical energy. The end consumers 12 are connected via branches 13 to the electrical power supply network 10 and relate to the electrical energy.
Zum Zwecke der Abrechung der aus dem Energieversorgungsnetz 10 bezogenen Elektroenergie sind an den Einspeise- stellen der Abzweige zu den Endverbrauchern 12 Elektroenergiezahler 14 vorgesehen. Diese Elektroenergiezahler 14 messen die Menge der von dem jeweiligen Endverbraucher 12 aus dem Energieversorgungsnetz 10 entnommene Elektroenergie. Zusatzlich sind die Elektroenergiezahler auch dazu eingerichtet, eine von der Qualität der entnommenen Elektroenergie abhangige Qualitatskenngroße zu bilden und diesen bei der Abrechung der bezogenen Elektroenergie zu berücksichtigen. Der Energieversorger 11 kann die Ergebnisse des jeweiligen Elektroenergiezahlers 14 entweder durch eine turnusmäßige Ablesung (üblicherweise 1 mal pro Jahr) oder kontinuierlich über eine bestehende Kommunikationsverbindung, die z.B. über die Energieversorgungsleitungen des Energieversorgungsnetzes 10 selbst bestehen kann, erfassen und für die Abrechung nutzen .For the purpose of billing the electric energy obtained from the energy supply network 10, 12 electric energy payers 14 are provided at the feed points of the branches to the end consumers. These electric energy payers 14 measure the amount of electric energy taken from the respective end user 12 from the energy supply network 10. In addition, the electric energy payers are also set up to form a dependent on the quality of the withdrawn electrical energy quality indicator and to take into account in the accounting of the purchased electrical energy. The energy supplier 11 can read the results of the respective electric energy meter 14 either by a regular reading (usually once a year) or continuously via an existing communication connection, for example via the energy supply lines of the energy supply network 10 can exist, record and use for billing.
Figur 2 zeigt eine detailliertere Ansicht eines Elektro- energiezahlers 14. Über den Abzweig 13 ist der Elektro¬ energiezahler 12 mit dem elektrischen Energieversorgungsnetz 10 verbunden. Eingangsseitig weist der Elektroenergiezähler eine Messeinrichtung 20 auf, die zur Bestimmung der von einem Endverbraucher über den Abzweig 13 bezogenen Menge der Elektroenergie geeignete Messwerte erfasst. Beispielsweise kann es sich dabei um Messwerte von Strom und Spannung an dem Abzweig 13 handeln.Figure 2 shows a more detailed view of an electric energy payer 14. Via the branch 13, the electric energy ¬ payer 12 connected to the electrical power supply network 10th On the input side, the electric energy meter has a measuring device 20, which detects suitable measured values for determining the amount of electrical energy received by the end user via the branch 13. For example, these may be measured values of current and voltage at the branch 13.
Über einen Ausgang 21 gibt der Elektroenergiezahler 14 nach der Erfassung der Messwerte die Elektroenergie wieder ab, um sie dem Endverbraucher zur Verfugung zu stellen .After receiving the measured values, the electric energy payer 14 returns the electric energy via an output 21 in order to make it available to the end user.
Die von der Messeinrichtung erfassten Messwerte werden einer Zahleinrichtung 22 zugeführt. Die Zahleinrichtung 22 bestimmt anhand der Messwerte die durch den Abzweig 13 bezogene Elektroenergiemenge, meist in Form der entnommenen Wirkleistung, und gibt einen entsprechenden Zahlwert an eine nachgeordnete Auswertungseinrichtung 23 ab.The measured values detected by the measuring device are fed to a meter 22. On the basis of the measured values, the counting device 22 determines the amount of electrical energy drawn by the branch 13, usually in the form of the extracted active power, and outputs a corresponding numerical value to a downstream evaluation device 23.
Die Messeinrichtung 20 erfasst zudem auch zur Beurteilung der Elektroenergiequalitat der bezogenen Elektroenergie geeignete Messwerte an dem Abzweig 13 und leitet diese an eine ebenfalls nachgeordnete Qualitatserfas- sungseinrichtung 24 weiter. Bei den zur Beurteilung der Elektroenergiequalitat geeigneten Messwerten kann es sich ebenfalls um Messwerte von Strom und Spannung handeln, aus denen weiterverarbeitete qualitatsrelevante Werte abgeleitet werden können. Beispielsweise kann die Qualitatserfassungseinrichtung zur Beurteilung von Merkmalen der bezogenen Elektroenergie wie Anzahl und Starke der vorhandenen Oberschwingungen, Flicker, Spannungs- spitzen und -talern und Frequenzstabilitat eingerichtet sein .Moreover, the measuring device 20 also acquires suitable measured values at the branch 13 for assessing the electrical energy quality of the electric power supplied and forwards them to a likewise downstream quality detection device 24. The measured values which are suitable for assessing the quality of the electrical energy can also be measured values of current and voltage, from which further processed qualitatively relevant Values can be derived. For example, the quality detection device can be set up to evaluate features of the related electric energy, such as the number and strength of the harmonics present, flicker, voltage peaks and tails, and frequency stability.
Aus diesen qualitatsrelevanten Merkmalen bestimmt die Qualitatserfassungseinrichtung eine Qualitatskenngroße und gibt diese ausgangsseitig an die Auswertungseinrichtung ab. Die Bildung der Qualitatskenngroße kann beispielsweise durch eine gewichtete Zusammenfuhrung der Resultate der verschiedenen Merkmale der Elektroenergie- qualitat erfolgen.From these qualitatively relevant features, the quality detection device determines a quality parameter and outputs it on the output side to the evaluation device. For example, the formation of the quality characteristic can be achieved by a weighted combination of the results of the various characteristics of the quality of the electrical energy.
Die Auswertungseinrichtung kombiniert den Zahlwert und die Qualitatskenngroße unter Bildung einer Verrechnungsgroße, die die bezogene Elektroenergie abhangig von der bezogenen Menge und der gelieferten Qualität angibt. Die Berechung der Verrechnungsgroße ist bereits weiter oben naher erläutert worden. Die jeweiligen Verrechnungsgroßen werden zudem mit einem Zeitstempel versehen, damit nachvollzogen werden kann, in welchem Zeitraum welche Elektroenergiemenge mit welcher Qualität bezogen worden ist. Die Verrechungsgroße kann nachfolgend entweder in einem Datenspeicher 25 der Auswertungseinrichtung 23 zur Abfrage im Zuge einer manuellen Erfassung der Verbrauchsdaten abgelegt werden oder direkt an den Ener- gieversorger über eine Kommunikationsverbindung 26 ge- sendet werden. Es kann auch vorgesehen sein, dass auch der Endverbraucher Zugriff auf die Verrechungsgroße erhalt, um eine erhöhte Transparenz bei Verbrauch und Abrechung zu gewahrleisten. Eine in Figur 2 nicht dargestellte alternative Ausfuhrungsform des Elektroenergiezahlers 14 gemäß Figur 2 kann auch vorsehen, dass der Elektroenergiezahler selbst keine Messung der für die Elektroenergie charakteristi- sehen Merkmale vornimmt, sondern diese Messung außerhalb des Elektroenergiezahlers von einem sogenannten Power- Quality-Messgerat durchgeführt werden. In einem solchen Fall weist der Elektroenergiezahler einen Dateneingang auf, über den das externe Power-Quality-Messgerat der Qualitatserfassungseinrichtung 24 die Resultate der Messung der qualitatsrelevanten Merkmale zufuhrt.The evaluation device combines the numerical value and the quality parameter to form a billing quantity indicating the electric power purchased depending on the purchased quantity and quality. The calculation of the settlement size has already been explained in more detail above. The respective billing quantities are also provided with a time stamp, so that it can be reconstructed in which period of time which amount of electrical energy has been purchased with which quality. The amount of the charge can subsequently either be stored in a data memory 25 of the evaluation device 23 for interrogation in the course of a manual acquisition of the consumption data or sent directly to the energy supplier via a communication link 26. It can also be provided that the end user also gains access to the amount of the invoice in order to ensure increased transparency in consumption and billing. An alternative embodiment of the electric energy meter 14 according to FIG. 2, not shown in FIG. 2, can also provide that the electric energy meter itself does not measure the characteristics characteristic of the electrical energy, but this measurement is performed outside of the electric energy meter by a so-called power quality meter , In such a case, the electric energy payer has a data input, via which the external power quality measuring device of the quality detection device 24 supplies the results of the measurement of the qualitatively relevant features.
Obwohl im in Figur 2 dargestellten Fall der Elektroenergiezahler ein digitaler Elektroenergiezahler ist, kann eine qualitatsabhangige Verrechnung der bezogenen Elektroenergie auch mit einem elektro-mechanischen Elektroenergiezahler durchgeführt werden.Although in the case illustrated in FIG. 2 the electric energy payer is a digital electric energy payer, a qualitatively dependent offsetting of the related electric energy can also be carried out with an electro-mechanical electric energy payer.
In diesem Fall handelt es sich bei der Messeinrichtung um Wandlereinrichtungen für Strom- und Spannung und die Zahleinrichtung ist durch die in elektro-mechanischen Energiezahlern eingesetzte Drehscheibe mit angeschlossenem mechanischen Zahlwerk gebildet. Lediglich bei der Qualitatserfassungseinrichtung wird eine digitale Re- cheneinrichtung benotigt, die eine Qualitatskenngroße erzeugt, anhand der die Auswertungseinrichtung eine Einwirkung auf die Zahlereinrichtung vornehmen kann. Eine solche Auswirkung kann in Abhängigkeit von der Große der Qualitatskenngroße z.B. in Form von einer mechanisch oder elektro-magnetisch bewirkten Abbremsung der Drehscheibe oder einer Umschaltung eines angeschlossenen Zahlwerkes erfolgen. Figur 3 zeigt schließlich einen beispielhaften Ausschnitt aus einem zeitlichen Verlauf der an einem Ab¬ zweig gemessenen Spannung. Man erkennt einen ersten Abschnitt 30, in dem die Spannung einer idealen Sinuskurve folgt. Die Elektroenergiequalitat in diesem Abschnitt ist nicht gestört, so dass in diesem Zeitabschnitt eine hohe Verrechungsgroße erzeugt wird und damit der maxima¬ le Preis für die bezogene Elektroenergie berechnet wird.In this case, the measuring device is a converter for current and voltage and the counting device is formed by the turntable with an attached mechanical payer used in electro-mechanical energy payers. Only in the case of the quality detection device is a digital computing device required, which generates a quality parameter, by means of which the evaluation device can make an impact on the payer device. Such an effect can occur depending on the size of the quality characteristic, for example in the form of a mechanically or electro-magnetically induced deceleration of the turntable or a changeover of a connected toll. Figure 3, finally, shows an exemplary excerpt from a time course of the measured at a branch from ¬ voltage. One recognizes a first section 30 in which the voltage follows an ideal sinusoid. The Elektroenergiequalitat in this section is not disturbed, so that in this period, a high Verrechungsgroße is generated and thus the maxima ¬ le price for the related electric power is calculated.
Ab dem Zeitpunkt tl ist der Spannungsverlauf in einem zweiten Abschnitt 31 von hoherfrequenten harmonischen Oberschwingungen überlagert, so dass eine Elektroenergie geringerer Qualität bezogen wird. In diesem Zeitabschnitt wird eine geringere Verrechungsgroße erzeugt, da nur ein geringerer Preis für die bezogene Elektroenergie berechnet wird.From the time t 1, the voltage curve is superimposed in a second section 31 of higher-frequency harmonic harmonics, so that a lower quality electric energy is obtained. In this period, a smaller amount of Verrechungsgröße is generated, since only a lower price for the electric power is calculated.
Nach dem Zeitpunkt t2 ist die Störung der Elektroenergiequalitat beendet und es wird wieder eine Elektroener- gie der höchsten Qualität bezogen, so dass hierfür auch wieder der höchste Preis fallig wird.After the time t2 the disturbance of the electrical energy quality is finished and again an electric energy of the highest quality is obtained, so that again the highest price becomes necessary for this.
In Figur 3 ist die Elektroenergiequalitat der Einfachheit halber lediglich an dem Merkmal „Oberschwingungsge- halt des Spannungsverlaufs" festgemacht worden. Wie bereits erläutert, gehen in die Bestimmung der Qualitats- kenngroße aber üblicherweise mehrere Merkmale ein, die gemeinsam betrachtet werden müssen. For the sake of simplicity, the electrical energy quality has only been fixed to the characteristic "harmonic content of the voltage curve" in Figure 3. As already explained, however, the determination of the quality characteristic variable usually involves a number of features which must be considered together.

Claims

Patentansprüche claims
1. Elektroenergiezahler (14) mit1. Electric energy payers (14) with
- einer Messeinrichtung (20) , die zum Aufnehmen von Messwer- ten an einem Abzweig (13) eines elektrischen Energieversor¬ gungsnetzes (10) eingerichtet ist; und- A measuring device (20), which is adapted to receive measured values at a branch (13) of a electrical power supply network ¬ (10); and
- einer Zahleinrichtung (22) , die zum Bestimmen eines die durch den Abzweig (13) bezogene Elektroenergiemenge angeben¬ den Zahlwertes anhand der aufgenommenen Messwerte eingerich- tet ist; d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass- a counting device (22), which is set to determine an amount of electric energy related by the branch (13) ¬ the numerical value based on the recorded measured values; characterized in that
- eine Qualitatserfassungseinrichtung (24) vorgesehen ist, die zum Bestimmen einer die Elektroenergiegualitat der durch den Abzweig (13) bezogenen Elektroenergiemenge angebenden Qualitatskenngroße eingerichtet ist; und- A quality detection means (24) is provided which is adapted to determine a the Elektroenergiegualitat of the branch (13) related amount of electrical energy indicating quality characteristic variable; and
- der Elektroenergiezahler (14) eine Auswertungseinrichtung (23) umfasst, die zur Kombination des Zahlwertes und der Qualitatskenngroße eingerichtet ist.- The electric energy payers (14) comprises an evaluation device (23), which is set up for combining the numerical value and the quality characteristic size.
2. Elektroenergiezahler (14) nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass2. The electric energy payer (14) according to claim 1, characterized in that a
- die Qualitatserfassungseinrichtung (24) zum Bestimmen der Qualitatskenngroße anhand der von der Messeinrichtung (20) aufgenommenen Messwerte eingerichtet ist.- The quality detection means (24) for determining the quality characteristic size is set up on the basis of the measured values recorded by the measuring device (20).
3. Elektroenergiezahler (14) nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass3. The electric energy payer (14) according to claim 1, characterized in that a
- die Qualitatserfassungseinrichtung (24) zum Bestimmen der Qualitatskenngroße anhand eines von einem externen Qualitats- messgerat abgegebenen Qualitatsmesswertes eingerichtet ist.- The quality detection means (24) for determining the quality characteristic size is set using a quality measured value output by an external quality meter.
4. Elektroenergiezahler (14) nach einem der vorangehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass - die Zahleinrichtung (22) eine digitale Zähleinrichtung ist und4. Electric energy payer (14) according to one of the preceding claims, characterized in that - the counting device (22) is a digital counting device and
- die Auswertungseinrichtung (23) eine digitale Recheneinrichtung ist, die zur Bestimmung einer Verrechnungskenngrόße aus dem Zahlwert und der Qualitatskenngroße eingerichtet ist.- The evaluation device (23) is a digital computing device, which is set up to determine a Verrechnungungskenngrόße from the numerical value and the quality characteristic size.
5. Elektroenergiezahler (14) nach einem der Ansprüche 1 - 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass5. Electric energy payer (14) according to one of claims 1 - 3, d a d e r c h e c e n e c i n e that t
- die Zahleinrichtung (22) eine elektro-mechanische Zahlein- richtung ist und- The payment device (22) is an electro-mechanical payment device and
- die Auswertungseinrichtung (23) dazu eingerichtet ist, anhand der Qualitatskenngroße eine Einwirkung auf die Zahleinrichtung (22) vorzunehmen.- The evaluation device (23) is adapted to make on the basis of the quality characteristic size an effect on the payment device (22).
6. Verfahren zum Betreiben eines Elektroenergiezahlers (14), bei dem folgende Schritte durchgeführt werden:6. A method for operating an electric energy payer (14), in which the following steps are performed:
- Erfassen von Messwerten, die zur Bestimmung der durch den Abzweig bezogenen Elektroenergiemenge geeignet sind;- acquiring measured values that are suitable for determining the amount of electrical energy consumed by the branch;
- Bestimmen eines Zahlwertes anhand der Messwerte, der die durch den Abzweig bezogene Elektroenergiemenge angibt; g e k e n n z e i c h n e t d u r c hDetermining a numerical value based on the measured values which indicates the amount of electrical energy taken by the feeder; marked by
- Bestimmen einer Qualitatskenngroße, die die Elektroenergie- qualitat der durch den Abzweig geflossenen Elektroenergiemenge angibt; und - Kombinieren des Zahlwertes und der Qualitatskenngroße unter Bildung einer Verrechnungsgroße. - determining a quality parameter indicating the electrical energy quality of the amount of electric energy flowing through the branch; and - combining the number value and the quality characteristic to form a settlement size.
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