DE4002832A1 - Verfahren und einrichtung zur leistungsueberwachung - Google Patents

Verfahren und einrichtung zur leistungsueberwachung

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DE4002832A1
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DE4002832A
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Richard Kent Davis
Keith Wayne Curtin
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General Electric Co
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R21/00—Arrangements for measuring electric power or power factor
    • G01R21/133—Arrangements for measuring electric power or power factor by using digital technique
    • G01R21/1331—Measuring real or reactive component, measuring apparent energy

Description

Die Erfindung betrifft die Messung der Parameter in einem Leistungssystem in elektrischen Versorgungseinrichtungen und bei industriellen Anwendungen. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Leistungsüberwachungseinrichtung zum Bestimmen der Spannung, des Stroms und der Leistung bezüglich einer oder mehreren Starkstromleitungen oder anderen Leitungswegen.
Messungen an Starkstromleitungen bringen es oft mit sich, daß eine Anzahl von Eingangsparametern verfügbar sein müssen, um die von einer bestimmten Last gezogene Leistung zu berechnen, sowie den Leistungsfaktor (oder den Wirkungs­ grad), womit die Leistung zu der Last geliefert wird. Bei modernen industriellen Anwendungen ist es üblich, zur Lieferung von elektrischer Energie zu einer Fabrik oder einem anderen Verbraucher hoher Leistung drei Phasen zu verwenden. Zum genauen Messen der zu einem solchen Ort gelieferten Leistung müssen mindestens zwei Eingangspara­ meter, nämlich die Spannung und der Strom im allgemeinen für jede der drei Phasen verfügbar sein. Somit müssen in der oben genannten Anwendung mit drei Phasen insgesamt sechs Eingangsparameter zuzüglich ein den neutralen Leiter repräsentierender Parameter verfügbar sein, um Leistungs­ berechnungen zu ermöglichen. Es sind sowohl "in line" (in Reihe geschaltete) als auch "clamp-on" (aufgeklemmte) Fühler kommerziell erhältlich, um die Messung von Spannung und Strom in jeder der Phasen zu ermöglichen. Mechanische und elektromechanische Leistungsüberwachungseinrichtungen oder "Power-Meter" sind bereits für eine geraume Zeit bekannt.
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine elektroni­ sche Leistungsüberwachungseinrichtung zu schaffen, die zur Bestimmung der Wirkleistung (WATT) und der Blindleistung (VAR = Volt-Ampere reaktiv) hinsichtlich einer bestimmten Starkstromleitung in der Lage ist.
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, eine Leistungs­ überwachungseinrichtung zu schaffen, bei der die Anforde­ rungen hinsichtlich der Geschwindigkeit für die darin enthaltene Datenerfassungsschaltung verhältnismäßig gering sind.
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, eine Leistungs­ überwachungseinrichtung zu schaffen, welche in der Lage ist zur Durchführung einer Schwingungsformanalyse eine Daten­ basis der Schwingungsforminformation zu sammeln.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird eine Leistungsüberwachungseinrichtung geschaffen zum Überwachen der einem periodischen Signal zugeordneten Leistung. Die Leistungsüberwachungseinrichtung enthält eine Abtastschal­ tung zum Abtasten des Signals während eines eine Anzahl von Zyklen des Signals enthaltenden Beobachtungsfensters, um eine Anzahl von Spannungs-Strom-Abtastwertsätzen zu erzeugen. Die Leistungsüberwachungseinrichtung enthält weiter eine mit der Abtastschaltung gekoppelte Zeitgeberschaltung zum Festlegen der zeitlichen Lage der Abtastwerte des Signals, so daß die Spannungs-Strom-Abtastwertsätze innerhalb des Beobachtungsfensters von Zyklus zu Zyklus zeitlich auf verschiedene zeitliche Lagen bezüglich des Beginns eines jeden Zyklus verteilt sind.
Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung wird eine Leistungsüberwachungseinrichtung geschaffen, um die Leistung eines Leitungssignals über eine Anzahl von Beobachtungsfenster zu überwachen. Jedes Beobachtungsfenster enthält eine vorgegebene Anzahl von Zyklen des Leitungs­ signals. Die Leistungsüberwachungseinrichtung enthält einen ersten, zweiten und dritten Speicherbereich. Die Leistungs­ überwachungseinrichtung enthält weiter eine Abtastschaltung zum Abtasten der Spannung und des Stroms des Leitungssignals über eine Anzahl von Beobachtungsfenstern zum Erzeugen von Eingangsabtastwertdaten. Die Leistungsüberwachungseinrichtung speichert während jeweiliger aufeinanderfolgender Beobachtungs­ fenster abwechselnd Eingangsabtastwertdaten in dem ersten und dem zweiten Speicherbereich. Die Überwachungseinrichtung enthält einen Mikroprozessor, der mit dem ersten, zweiten und dritten Speicherbereich gekoppelt ist, um eine Leistungs­ analyse der in dem ersten Speicherbereich abgespeicherten Abtastwertdaten durchzuführen während die einlaufenden Abtastwertdaten in dem zweiten Speicherbereich abgespeichert werden. Darauffolgend führt der Mikroprozessor eine Leistungs­ analyse der in dem zweiten Speicherbereich abgespeicherten Abtastwertdaten durch während die einlaufenden Abtastwertdaten in dem ersten Speicherbereich abgespeichert werden. Die Leistungsüberwachungseinrichtung enthält eine Routine zum Erfassen von transienten Vorgängen oder eine entsprechende feste Schaltung, um zu bestimmen, ob die Abtastdaten in einem laufenden Beobachtungsfenster transiente Daten enthalten, und, falls dies der Fall ist, bewirkt diese, daß die einlaufen­ den Abtastwertdaten in dem nächsten Beobachtungsfenster, das auf das laufende Beobachtungsfenster folgt, in dem dritten Speicherbereich abgespeichert werden.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung überwacht die Leistungsüberwachungseinrichtung die einem periodischen Signal zugeordnete Leistung. Die Überwachungs­ einrichtung enthält eine Abtastschaltung zum Abtasten des Signals während eines Beobachtungsfensters, das eine Anzahl von Zyklen des Signals enthält, um eine Anzahl von Spannungs- Strom-Abtastwertsätzen zu erzeugen. Jeder Abtastwertsatz enthält mindestens einen Spannungsabtastwert und mindestens einen Stromabtastwert, die im wesentlichen zur selben Zeit genommen sind. Weiter enthält die Leistungsüberwachungs­ einrichtung eine Zeitgeberschaltung, die mit der Abtast­ schaltung gekoppelt ist, um die zeitliche Lage der Abtastung des Signals durch die Abtastschaltung derart festzulegen, daß die Spannungs-Strom-Abtastwertsätze über jeden Zyklus des Beobachtungsfensters verteilt sind. Mit der Abtastschaltung ist ein Arbeitsdatenspeicherbereich gekoppelt, um die während eines Beobachtungsfensters auftretenden Abtastwertsätze in einer verschachtelten Weise abzuspeichern, so daß ein einziger Zyklus von Daten simuliert wird. Mit der Abtastschaltung ist ein Bereich für transiente Daten gekoppelt, um die während eines Beobachtungsfensters auftretenden Abtastwertsätze in sequentieller Weise abzuspeichern. Mit dem Arbeitsdatenbereich und dem Bereich für die transienten Daten ist ein Sendedaten­ bereich gekoppelt. Der Sendedatenbereich speichert den Inhalt eines aus dem Arbeitsdatenspeicherbereich und dem Speicher­ bereich für die transienten Daten ausgewählten Bereichs entsprechen der Instruktion durch einen Leitrechner oder eine andere Einrichtung in Vorbereitung für die Übermittlung der in dem Sendedatenspeicherbereich gespeicherten Daten zu einem anderen Ort.
Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung erläutert.
Es zeigt
Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Leistungsüberwachungseinrichtung;
Fig. 2 eine Karte der Adressen, die durch eine Adreßgenerator/Teiler­ schaltung der erfindungsgemäßen Leistungsüberwachungs­ einrichtung erzeugt werden;
Fig. 3 eine Tabelle, in welcher die Anzahl der Leitungs­ eingangszyklen gegenüber der kumulierten Anzahl von Abtast­ werten pro Zyklus während eines Beobachtungsfensters bei der erfindungsgemäßen Leistungsüberwachungseinrichtung dargestellt sind;
Fig. 4 eine Darstellung einer Anzahl von überlagerten Zyklen des Leitungseingangssignals, welche die gegenseitigen zeitlichen Lagen der jeweiligen Abtastwertsätze gegenüber den Leitungseingangszyklen bei der erfindungsgemäßen Leistungsüberwachungseinrichtung wiedergibt;
Fig. 5 eine Speicherkarte, welche die Art zeigt, in der die abgetasteten Daten in einem Speicher mit wahlfreiem Zugriff (RAM) abgespeichert sind;
Fig. 6 eine Tabelle, welche die V(i)-I(i)-Paare einer Gruppe neben ihren jeweiligen Indizes darstellt;
Fig. 7 ein Flußdiagramm des Hauptsteuerprogramms, welches in einem Speicher der erfindungsgemäßen Leistungsüberwachungs­ einrichtung abgespeichert ist;
Fig. 8 ein Flußdiagramm einer Subroutine mit der Bezeichnung WATTS, die in der erfindungsgemäßen Leistungsüberwachungs­ einrichtung verwendet wird;
Fig. 9 ein Flußdiagramm einer Subroutine mit der Bezeichnung VARS, die in der erfindungsgemäßen Leistungsüberwachungs­ einrichtung verwendet wird;
Fig. 10 ein Flußdiagramm einer Subroutine mit der Bezeichnung TRANSIENT-ANALYSE, die in der erfindungsgemäßen Leistungs­ überwachungseinrichtung verwendet wird;
Fig. 11 ein Blockschaltbild eines bevorzugten Ausführungs­ beispiels der erfindungsgemäßen Leistungsüberwachungsein­ richtung;
Fig. 12 eine Speicherkarte der in einem Arbeitsdatenpuffer und einem Puffer für transiente Daten der erfindungsgemäßen Leistungsüberwachungseinrichtung nach Fig. 11 enthaltenen Daten;
Fig. 13 eine schematische Darstellung einer Fühlschaltung, die bei der erfindungsgemäßen Leistungsüberwachungseinrichtung verwendet werden kann; und
Fig. 14 ein Flußdiagramm eines verallgemeinerten Steuer­ programms, das in einem Speicher der erfindungsgemäßen Leistungsüberwachungseinrichtung nach Fig. 11 resident abgespeichert ist.
I. Im folgenden wird ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben.
Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Leistungsüberwachungseinrichtung als Leistungsüberwachungseinrichtung 10. Wenn auch das in Fig. 1 dargestellte Ausführungsbeispiel in der Lage ist, die Leistungsparameter in einem dreiphasigen System zu überwachen, ist es für den Fachmann einsichtlich, daß die Leistungs­ überwachungseinrichtung ebenso dazu verwendet werden kann, eine geringere Anzahl von Phasen zu überwachen. Wie im folgenden genauer beschrieben werden wird, wird durch die Leistungsüberwachungseinrichtung 10 das Leitungseingangs­ signal über ein Beobachtungsfenster abgetastet, das mehrere Zyklen des Leitungseingangssignals enthält. Die Leistungs­ überwachungseinrichtung 10 nimmt während jedes Zyklus des Beobachtungsfensters mehrere Spannungs-Strom-Abtastwertsätze auf, von denen jeder Abtastwertsatz mindestens einen Spannungsabtastwert und mindestens einen Stromabtastwert enthält, die im wesentlichen zur selben Zeit aufgenommen worden sind.
Im einzelnen enthält die Leistungsüberwachungseinrichtung 10 eine phasenverriegelte Schleife (PLL) 20, die als ein Frequenzvervielfacher wirkt, um ein hochfrequentes Taktsignal zur Verwendung beim Abtasten von Daten zu erzeugen, die von der Überwachungseinrichtung 10 in einer noch zu beschreiben­ den Weise abgefühlt werden. Die phasenverriegelte Schleife 20 verfügt über einen Eingang 20 A und einen Ausgang 20 B. Ein im wesentlichen periodisches Signal mit der Leitungsfrequenz, F L , von beispielsweise 50 Hz, 60 Hz, 400 Hz oder einer anderen Leitungsfrequenz, wird dem Eingang 20 A der phasen­ verriegelten Schleife 20 zugeführt. Lediglich bei dem beschriebenen Beispiel wird für die dem Eingang 20 A der phasenverriegelten Schleife zugeführte Leitungsfrequenz F L ein Wert von 60 Hz angenommen. Zur Vereinfachung wird mit F L nicht nur die Frequenz des leitungsfrequenten Signals, das dem Eingang der Schleife 20 zugeführt wird, sondern auch das Leitungssignal selbst bezeichnet.
Der Eingang 20 A der phasenverriegelten Schleife wird dem (+)-Eingang 30 A eines Phasendetektors 30 zugeführt, der die Phasendifferenz zwischen dem dem Eingang 20 A der phasenver­ riegelten Schleife zugeführten Leitungssignals und einem dem (-)-Eingang 30 B des Phasendetektors 30 zugeführten Rück­ kopplungssignals überwacht. Am Ausgang des Phasendetektors 30 wird eine Gleichspannung erzeugt, welche dieser Phasendifferenz proportional ist.
Das Ausgangssignal des Phasendetektors 30 wird dem Eingang eines spannungsgesteuerten Oszillators (VCO) 40 zugeführt. Das Ausgangssignal des spannungsgesteuerten Oszillators 40 wird über eine Teilerschaltung 50 dem Eingang 30 B des Phasendetektors 30 zugeführt, um diesem das oben genannte Rückkopplungssignal zuzuführen. Bei dem hier vorliegenden Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der Teiler 50 ein solcher, welcher eine Teilung durch 1024 durchführt, jedoch muß nicht dieser Divisor verwendet werden. Der dem Teiler 50 zugeordnete Divisor ist ausreichend groß, daß die Leistungs­ überwachungseinrichtung 10 eine Datenabtastrate erreicht, die hoch genug ist, die Eingangsdaten genau abzutasten in einer Weise, die im folgenden genauer beschrieben werden wird. Das Ausgangssignal der phasenverriegelten Schleife 20 wird an dem Ausgang des spannungsgesteuerten Oszillators 40 abgenommen, wie es in Fig. 1 durch die Verbindung des Ausgangs 20 B der phasenverriegelten Schleife mit dem spannungsgesteuerten Oszillator 40 ersichtlich ist. Wenn man annimmt, daß das dem Eingang 20 A der phasenverriegelten Schleife zugeführte leitungsfrequente Signal eine Frequenz F L =60 Hz hat, dann ist die Ausgangsfrequenz der phasen­ verriegelten Schleife F P =60×1024=61 440 Hz oder 61,44 kHz. Zum Zwecke der Vereinfachung wird F P nicht nur für die Frequenz des Ausgangssignals der phasenverriegelten Schleife sondern auch für das Ausgangssignal selbst verwendet. Die phasenverriegelte Schleife 20 verhält sich also im wesent­ lichen wie ein Frequenzvervielfacher, dessen Ausgangssignal F P ein Bezugstaktsignal oder eine Zeitbasis liefert, aus der die Datenabtastrate für die Leistungsüberwachungseinrichtung 10 abgeleitet werden kann. Die phasenverriegelte Schleife 20 stellt sicher, daß das Ausgangssignal F P derselben in Frequenz und Phase mit dem Leitungssignal F L mit 60 Hz verriegelt ist. Somit ist das Ausgangssignal F P der phasen­ verriegelten Schleife mit dem Leitungssignal F L synchronisiert, so daß für jeden Zyklus des Leitungssignals F L eine ganz­ zahlige Anzahl von Impulsen in dem Ausgangssignal F P der phasenverriegelten Schleife erzeugt wird.
Das Ausgangssignal der phasenverriegelten Schleife (PLL) 20 B wird über eine Teilerschaltung 60 dem Eingang einer Teiler/ Adreßgeneratorschaltung 70 zugeführt. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel hat der Divisor M der Teilerschaltung 60 einen Wert 9.Auf diese Weise wird das PLL-Ausgangssignal F P um einen Faktor M=9 geteilt oder "gebremst" bevor es dem Eingang der Teiler/Adreßgeneratorschaltung 70 zugeführt wird. Selbstverständlich braucht bei der Leistungsüberwachungs­ einrichtung für die Teilerschaltung 60 nicht ein Divisor mit dem Wert 9 verwendet werden, wie sich aus der folgenden Erörterung ergibt. Wenn jedoch wie in dem vorliegenden Fall für den Divisor der Teilerschaltung 60 ein Wert 9 verwendet wird, hat das heruntergeteilte PLL-Ausgangssignal F P eine Frequenz, FD 1, von 61 440 Hz/9 oder 6826,7 Hz und wird im folgenden als Signal FD 1 bezeichnet. Das spezielle vorliegende Ausführungsbeispiel der Leistungs­ überwachungseinrichtung wird zur Überwachung von bis zu 8 verschiedenen Parametern verwendet, obwohl auch dies wiederum selbstverständlich keine Beschränkung darstellt. Beispiels­ weise repräsentieren in einem dreiphasigen Leistungsver­ teilungssystem (nicht vollständig dargestellt) VA, VB und VC die Spannungen der drei Phasen und IA, IB bzw. IC die diesen Spannungen zugeordneten entsprechenden Ströme. Eine Tast­ und Halteschaltung 80 mit acht (8) Eingängen wird zum Abtasten dieser Spannungen und Ströme verwendet. Im einzelnen sind die 8 Eingänge der Tast- und Halteschaltung 80 über verschiedene Spannungs- und Stromfühler (die später erläutert werden) mit den jeweiligen drei Phasen gekoppelt. D. h., es sind übliche Spannungssensoren zum Abfühlen der Spannungen VA, VB und VC angeschlossen und liefern Anzeigen für solche Spannungen zu den mit VA, VB bzw. VC bezeichneten Eingängen der Tast- und Halteschaltung. In ähnlicher Weise sind übliche Stromfühler mit den drei Phasen oder Leitungen, auf welchen die Spannungen VA, VB und VC vorliegen, gekoppelt, um entsprechende Stromfühlsignale IA, IB und IC zu erzeugen, welche diese jeweiligen Ströme anzeigen.Auch ist ein Stromfühler mit dem Nulleiter (neutraler Leiter) gekoppelt und der am Nulleiter abgefühlte Strom wird mit IN bezeichnet. Die abgefühlten Stromsignale IA, IB, IC und IN werden den jeweiligen Eingängen an der Tast- und Halteschaltung 80 zugeführt, die als Eingänge IA, IB, IC und IN bezeichnet sind. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der verbleibende achte Eingang der Tast- und Halteschaltung 80 mit S bezeichnet und ein nicht benutzter Ersatzeingang. (Tast- und Halteschaltungen mit 8 Eingängen sind üblich, wohingegen Tast- und Halteschaltungen mit 7 Eingängen spezielle Einrichtungen sind.) Die Tast- und Halteschaltung 80 verfügt über einen jeweiligen Analogausgang für jeden Eingang. D. h., bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel enthält die Tast- und Halteschaltung 80 8 analoge Ausgänge zum Halten der an den entsprechenden 8 Eingängen abgetasteten Daten.
Es sei festgestellt, daß die Abtastwerte von VA, VB, VC, IA, IB und IC (zuzüglich IN und dem Ersatzeingang) dann genommen werden, wenn an einem Freigabeeingang (EN) der Tast- und Halteschaltung 80 ein Freigabesignal aufgenommen wird.Auf diese Weise wird ein Satz von 8 Spannungs-Strom-Abtastwerten oder ein Spannungs-Strom-"Abtastwertsatz" für jedes der Tast- und Halteschaltung 80 zugeführte Freigabesignal genommen. Es sei weiter festgestellt, daß in jedem Spannungs-Strom- Abtastwertsatz die Abtastwerte für VA, VB, VC, IA, IB und IC (zuzüglich IN und dem Ersatzeingang) gleichzeitig abgenommen werden, um eine genaue Berechnung von Wirkleistung und Blind­ leistung (WATTS und VARS (Volt-Ampere reaktiv)) zu gewähr­ leisten.
Die tatsächliche Rate, mit der die Abtastwertsätze abgenommen werden, ist durch die Rate bestimmt, mit der der Freigabe­ eingang der Tast- und Halteschaltung 80 getaktet wird. Der Freigabeeingang der Tast- und Halteschaltung 80 wird mit einer Frequenz FD 2 getaktet, die sowohl von dem Divisor der Teilerschaltung 60 als auch von dem Divisor der Teiler/ Adreßgeneratorschaltung 70 abhängig ist. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der Divisor der Teiler/ Adreßgeneratorschaltung 70 so gewählt, daß er der Anzahl der Eingänge der Tast- und Halteschaltung 80, nämlich 8, gleich ist. Somit ist die Frequenz des Freigabesignals FD 2 gleich FD 1/8 oder bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel mit den oben angegebenen Werten entsprechend 6826,7 Hz/8 oder 853,33 Hz. Die Teiler/Adreßgeneratorschaltung 70 erzeugt verschiedene 3-Bit-Adressen mit einer Frequenz des 8fachen der Frequenz FD 2 der Tast- und Halteschaltung. D. h., bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Teiler/Adreßgenerator­ schaltung 70 ein durch 8 teilender Zähler, der von 0 bis 7 zählt, wodurch alle 8 Zyklen ein Ausgangsimpuls bewirkt wird. Die internen Zustände eines derartigen Zählers sind extern verfügbar als eine 3-Bit-Adresse, welche einen Multiplexer 90 adressiert. Beispielsweise enthält die Teiler/Adreßgenerator­ schaltung 70 Adreßausgänge A, B und C, welche Adreßbits mit der niedrigsten, der mittleren bzw. der höchsten Ordnung repräsentieren. In Fig. 2 ist eine Karte der Adressen darge­ stellt, die durch die Teiler/Adreßgeneratorschaltung 70 erzeugt werden. Jedesmal, wenn die Schaltung 70 einen Impuls FD 1 von dem Teiler 60 erhält, wird eine verschiedene von acht möglichen 3-Bit-Adressen erzeugt, wie es aus der Adreß­ karte nach Fig. 2 ersichtlich ist. Wie wiederum aus Fig. 1 ersichtlich ist, enthält die Leistungsüberwachungseinrichtung 10 einen Multiplexer 90, der über 8 analoge Abtastwerteingänge (VA(s), VB(s), VC(s), IA(s), IB(s), IC(s), IN(s) und S(s)) und einen analogen Eingang. Der Multiplexer 90 verfügt weiterhin über Adreßeingänge 90 A, 90 B und 90 C, die mit den Adreß­ ausgängen A, B bzw. C des Adreßgenerators 70 gekoppelt sind. Jeder der 8 analogen Eingänge des Multiplexers 90 ist jeweils mit einem der 8 analogen Ausgänge der Tast- und Halteschaltung 80 gekoppelt, wie es in Fig. 1 gezeigt ist. Der Ausgang des Multiplexers 90 ist mit dem Eingang eines Analog/Digital- Wandlers (A/D) 100 gekoppelt. Der A/D-Wandler 100 enthält einenFreigabeeingang, der mit dem Ausgang des Teilers 60 gekoppelt ist und somit mit dem Signal FD 1 versorgt wird. Somit wird jeder Satz von 8Abtastwerten sequentiell in den Eingang des A/D-Wandlers 100 "gemultiplext". Der A/D-Wandler 100 verwandelt jeden Abtastwert in ein digitales Äquivalent, das über einen Datenbus 115 einem Mikroprozessor 110 zum Abspeichern in einem Speicher mit wahlfreiem Zugriff (RAM) 120, wie in Fig. 1 dargestellt, zugeführt wird. Das RAM 120 ist mit dem Mikroprozessor 120 über einen Bus 125 gekoppelt. Der Mikroprozessor 120 manipuliert und speichert die abgetasteten Daten unter Steuerung durch ein in einem nur Lesespeicher (ROM) 130 abgespeichertes Steuerprogramm. Das ROM 130 ist mit dem Mikroprozessor 120 über einen Bus 135 gekoppelt. Der Mikroprozessor 110 führt Berechnungen durch, um die Wirkleistung (WATT) und die reaktive oder Blind­ leistung (VAR) des abgetasteten Eingangsleitungssignals F L zu bestimmen.
Das Abtasten des Eingangsleitungssignals und der Strom der abgetasteten Daten durch die Leistungsüberwachungseinrichtung 10 von den Eingängen VA, VB, VC, IA, IB und IC (zuzüglich IN und dem Ersatzeingang S) soll nun im einzelnen dargestellt werden.Aus der obigen Beschreibung sei in Erinnerung gerufen, daß der Freigabeeingang EN der Tast- und Halte­ schaltung 80 mit einer heruntergeteilten Frequenz von FD 2 oder 853,33 Hz getaktet wird. Somit wird für jeden Impuls des Freigabetaktes, den die Tast- und Halteschaltung 80 aufnimmt, ein Satz von 8Abtastwerten VA, VB, VC, IA, IB und IC (zuzüglich IN und dem Ersatzeingang S) abgenommen. Wenn sie einmal abgetastet sind, werden diese 8Abtastwerte an den jeweiligen 8Ausgängen der Tast- und Halteschaltung 80 gehalten, bis der nächste Freigabetaktimpuls auftritt. Da die Teiler/Adreßgeneratorschaltung 70 ein Geteilt-durch-8-Teiler ist, ist das Eingangssignal FD 1 zur Teiler/Adreßgenerator­ schaltung 70 8mal schneller als das Ausgangssignal FD 2 (Freigabetakt), also 6826,7 Hz. Somit wird die Teiler/ Adreßgeneratorschaltung 70 nacheinander für jeden Ausgangs­ impuls FD 2, den sie erzeugt, die in Fig. 2 gezeigten acht verschiedenen Adressen liefern.Anders ausgedrückt, durchläuft die Teilerschaltung 70 zyklisch die 8Adressen für jeden Ausgangsimpuls FD 2, den sie erzeugt. Um den Ablauf der Vorgänge beim Abtasten, Multiplexen und der A/D-Umwandlung bei der Leistungsüberwachungseinrichtung 10 verständlich zu machen, ist es nützlich, das Verhalten der Leistungsüberwachungseinrichtung 10 in Hinblick auf jeden FD 1-Impuls zu erläutern, der sowohl dem Eingang der Teiler/Adreßgeneratorschaltung 70 als auch der Freigabe­ leitung des A/D-Wandlers 100 zugeführt wird. Es sei eine repräsentative Reihe von 10 FD 1-Impulsen erläutert, die mit FD 1(1), FD 1(2), . . . , FD 1(10) bezeichnet sind. Wenn der Impuls FD 1(1) der Teilerschaltung 70 zugeführt wird, erzeugt diese die erste Adresse 000, wie in der Tabelle der Fig. 2 darge­ stellt. Dies bewirkt, daß der Multiplexer 90 des Abtastwert an seinem Eingang VA(s) auswählt und den Abtastwert VA(s) zu seinem Ausgang liefert. Dann, wenn der Impuls VD 1(2) der Teilerschaltung 70 zugeführt wird, erzeugt diese die zweite Adresse 001, wie in der Tabelle nach Fig. 2 zu sehen. Dies veranlaßt den Multiplexer 90 den Abtastwert an seinem Eingang VB(s) auszuwählen und an seinen Ausgang zu liefern. Wenn der Impuls FD 1(3) der Teilerschaltung 70 zugeführt wird, erzeugt diese in ähnlicher Weise die dritte Adresse 010 in der Tabelle der Fig. 2. Dieser Vorgang wird mit den Impulsen FD 1(4), FD 1(5), FD 1(6), FD 1(7) und FD 1(8) fortgeführt, was dazu führt, daß die Teiler/Adreßgeneratorschaltung 70 die Adressen 011, 100, 101, 110 bzw. 111 erzeugt. Entsprechend werden die Abtastwerte VC(s), IA(s), IB(s), IC(s), IN(s) und S(s) dem Ausgang des Multiplexers 90 zugeführt. Wenn jeder der Abtastwerte VA(s), VB(s), VC(s), IA(s), IB(s), IC(s), IN(s) und S(s) den Eingang des A/D-Wandlers 100 erreicht, wird von diesem ein entsprechender Freigabeimpuls mit der Frequenz FD 1 aufge­ nommen, der den A/D-Wandler 100 veranlaßt, jeden dieser Abtastwerte in seine digitale Darstellung umzuwandeln. Diese digitalen Darstellungen der ursprünglich analogen Abtastwerte sollen als digitale Abtastwerte VA(s)′, VB(s)′, VC(s), IA(s)′, IB(s)′, IC(s)′, IN(s)′ und S(s)′ bezeichnet werden. Diese digitalen Abtastwerte werden dem Mikroprozessor 110 zur Manipulation und Abspeicherung zugeführt, wie es später erläutert wird.
Schließlich, nachdem der achte Impuls, FD 1(8) der Teiler­ schaltung 70 zugeführt worden ist, erzeugt dieser ein Übertragsausgangssignal, welche das FD 2- oder Freigabesignal für die Tast- und Halteschaltung 80 ist. Der erste Satz von digitalen Abtastwerten (VA(s)′, VB(s)′, VC(s)′, IA(s)′, IB(s)′, IC(s)′, IN(s)′ und S(s)) ist nun dem Mikroprozessor 110 zur Abspeicherung und Manipulation zugeführt worden und es ist Zeit, mit dem zweiten oder folgenden Abtastwertsatz fortzufahren. Der achte FD 1-Impuls (FD 1(8)) und das sich ergebende oben genannte Übertragsausgangssignal (Freigabe­ signal) bewirken, daß ein zweiter Satz von Abtastwerten VA, VB, VC, IA, IB, IC, IN und S von der Tast- und Halte­ schaltung 80 genommen werden. Der nächste oder neunte FD 1- Impuls, FD 1(9) bewirkt, daß der Adreßstatus der Teiler/ Adreßgeneratorschaltung 70 auf die erste Adresse 000 zurück­ kehrt. Der Impuls FD 1(10) bewirkt ein Fortschreiten zur nächsten Adresse usw.Auf diese Weise wird der Vorgang des Multiplexens der acht analogen Abtastwerte durch den Multiplexer 90 für einen zweiten Abtastwertsatz begonnen bis alle acht Abtastwerte des zweiten Abtastwertsatzes durch den Wandler 100 in die entsprechenden digitalen Darstellungen umgewandelt und dem Mikroprozessor 110 zur Abspeicherung und Manipulation zugeführt sind. Dieser Vorgang,Abtastwertsätze der Leitungseingangsdaten zu erhalten, setzt sich mit einer Frequenz von 853,33 Hz/Leitungs­ eingangsfrequenz (60 Hz) oder 14,22mal pro Eingangsleitungszyklus bei diesem speziellen Ausführungs­ beispiel der Erfindung fort.Anders ausgedrückt werden bei diesem Ausführungsbeispiel 14, 22 Abtastwertsätze pro Eingangsleitungszyklus erzeugt. Es wird sich im weiteren ergeben, daß die Leistungsüberwachungseinrichtung nicht auf genau diese Anzahl von Abtastwertsätzen pro Eingangsleitungs­ zyklus beschränkt ist. Es ist ersichtlich, daß wegen der Tatsache, daß die Anzahl der pro Eingangszyklus abgenommenen Abtastwertsätze keine ganze Anzahl ist, auf einer Basis von Leitungszyklus pro Leitungszyklus sich die relative zeit­ liche Lage, mit der die Abtastwertsätze aufgenommen werden, zeitlich von Zyklus zu Zyklus verändern wird. Dies führt zu einem "Wanderungseffekt", aufgrund dessen sich die Zeit, zu der die Abtastwertsätze abgenommen werden, von Leitungs­ zyklus zu Leitungszyklus verändert. Wie in der Tabelle der Fig. 3 zu sehen ist, welche die Anzahl der Leitungseingangs­ zyklen gegenüber der kumulierten Anzahl von Zyklen vom Zyklus 1 bis zum gegenwärtigen Zyklus angibt, wiederholt sich die relative zeitliche Lage, mit der innerhalb eines Beobachtungsfensters ein Abtastwertsatz abgenommen wird, nicht bevor 128Abtastwertsätze abgenommen oder 9 Leitungs­ eingangszyklen vergangen sind. Somit werden bei dem vor­ liegenden Ausführungsbeispiel der Leistungsüberwachungs­ einrichtung jeweils 128Abtastwertsätze von 8 Parametern über jeweils 9 Leitungseingangszyklen abgenommen. Das "Beobachtungsfenster", über welches die Leitungseingangs­ schwingungsform abgetastet wird, ist somit bei diesem Ausführungsbeispiel so definiert, daß es 9 F L -Leitungszyklen beträgt. Es sei bemerkt, daß das Beobachtungsfenster M Leitungszyklen beträgt, was bei diesem Ausführungsbeispiel 9 Zyklen entspricht und mit dem Divisor der Teilerschaltung 60 übereinstimmt.
Dieser "Wanderungseffekt" sei anhand von Fig. 4 genauer dargestellt, welche 9 überlagerte Leitungseingangssignal­ zyklen wiedergibt, die teilweise die gegenseitigen Lagen der jeweiligen Abtastwertsätze bezüglich der Zeit gegenüber den Leitungseingangszyklen illustriert. Zur Vereinfachung sind nur eine einzelne Leitungseingangsschwingung und nur die Lagen der ersten drei Abtastwertsätze während des ersten Leitungseingangszyklus (Zyklus 1) und die Lagen der letzten drei Abtastwertsätze im letzten Eingangszyklus (Zyklus 9) dargestellt. In Fig. 4 bedeutet SS 1 den ersten Abtastwert in Zyklus 1, SS 2 den zweiten Abtastwert in Zyklus 2, . . . , SS 15 den 15. Abtastwertsatz (Zyklus 2), SS 16 den 16. Abtastwertsatz (Zyklus 2) usw. bis hinauf zu SS 128, was den 128. Abtastwertsatz repräsentiert, der hinsichtlich seiner zeitlichen Lage am Ende des Zyklus 9 auftritt. (Hier sei daran erinnert, daß jeder Spannungs- Strom-Abtastwertsatz die Abtastwerte VA(s) , VB(s), VC(s), IA(s), IB(s), IC(s), IN(s) und S(s) enthält.
Es wird gezeigt werden, daß beim Fortsetzen des Abtast­ vorgangs in dieser Art über die Dauer des Beobachtungs­ fensters für jedes analoge Eingangssignal ein "Ensemble" von Datenpunkten gesammelt wird. Nachdem eine vorgegebene Anzahl von Abtastwerten für jedes Eingangssignal, nämlich 128 bei diesem Ausführungsbeispiel, in dem Speicher 120 gesammelt worden sind, wird dieses Ensemble durch den Mikroprozessor 110 wie im folgenden beschrieben verarbeitet. Somit besteht bei diesem Ausführungsbeispiel ein Beobachtungs­ fenster aus 128 Abtastwertsätzen, die über M=9 Leitungs­ eingangszyklen gesammelt sind.
Zur genaueren Darstellung der zeitlichen Lage der bei der erfindungsgemäßen Leistungsüberwachungseinrichtung ablaufen­ den Vorgänge bezüglich der Ausgangsfrequenz der phasenver­ riegelten Schleife (PLL) F P und der Auswahl des Beobachtungs­ fensters durch die Wahl des Divisors für die Teilerschaltung 60, werden nun die PLL-Schleife 20 und die Teilerschaltung 60 genauer erläutert.
Wieder bezugnehmend auf Fig. 1 sei in Erinnerung gerufen, daß die phasenverriegelte Schleife (PLL) 20 als Frequenz­ vervielfacher wirkt. Das der PLL-Schleife 20 zugeführte Eingangssignal ist ein für die Eingangsfrequenz der Starkstromleitung repräsentatives Signal. Die PLL-Schleife verriegelt sich genau auf die Eingangssignalfrequenz und stellt sicher, daß der oben beschriebene Abtastvorgang exakt mit einer bekannten Frequenz bezüglich der Leitungs­ frequenz abläuft, gleichgültig ob das 50 oder 60 Hz oder eine andere Leitungsfrequenz ist. Wenn die Schleife ver­ riegelt ist, müssen die Signale an den Eingängen 30 A und 30 B des Phasendetektors 30 exakt dieselbe Frequenz haben, jedoch können sie je nach der speziellen Auslegung der phasenverriegelten Schleife eine Phasenverschiebung aufweisen. Dies erzwingt, daß die Ausgangsfrequenz F P der PLL-Schleife 20 das N-fache der Leitungsfrequenz beträgt, wobei N einen ganzzahligen Teiler bedeutet. Das Leitungs­ eingangssignal enthält somit N Zeitintervalle pro Eingangs­ zyklus. Wenn N eine große Zahl ist, dann wird der spannungs­ gesteuerte Oszillator 40 (VCO) mit einer höheren Frequenz [N×F(Leitung)] arbeiten und die Auflösung der Schleife wird sehr klein sein. In jedem Falle kann sich die Schleife nur auf ein Zeitintervall verriegeln. Somit wird es ein verhältnismäßiger niedriger Wert von N der Schleife nicht erlauben, lang genug verriegelt zu bleiben, um für jedes Eingangssignal das Ensemble von Datenpunkten zu sammeln. Andererseits, wenn N groß ist, kann die Schleife eine hinderlich lange Zeit brauchen, um sich zu verriegeln. Der Zweck der PLL-Schleife ist es sicherzustellen, daß das Eingangssignal synchron über eine genau bekannte Anzahl von ganzen Leitungszyklen (50 oder 60 Hz, beispielsweise) abgetastet wird. Somit ist das Ausgangssignal F P von der PLL-Schleife ein digitales Signal mit genau dem N-fachen der Eingangsleitungsfrequenz. Für die früher beschriebene Multiplexschaltung 90 muß N mindestens 144 betragen, wenn das Nyquist'sche Abtastkriterium erfüllt werden soll (Abtastfrequenz = 2×Leitungsfrequenz). Genauer bedeutet das, daß N durch die Beziehung 2F L ×8×9=F L ×N bestimmt wird. Somit ergibt sich, daß die tatsächliche Leitungsfrequenz F L unwichtig ist, solange sich die Schleife verriegeln kann.
Wie oben beschrieben, zeigt Fig. 1 eine Teilerschaltung 60 zwischen der PLL-Schleife 20 und der Teilerschaltung 70/ Multiplexerschaltung 90. Diese Teilerschaltung 60 ist es, welche die Einstellung des Beobachtungsfensters über eine bekannte Anzahl von ganzen Eingangsleitungszyklen erlaubt. Aus der obigen Diskussion sind zu diesem Zeitpunkt zwei Bedienungen durch die Auslegung des Multiplexers 90 und der PLL-Schleife 20 bekannt. Dies sind:
  • 1) Die PLL-Ausgangsfrequenz F P ist das N-fache der Leitungs­ frequenz, und
  • 2) die Multiplexer-Eingangsfrequenz FD 1 ist das 8fache der Abtastfrequenz FD 2.
Die Einbeziehung der Teilerschaltung 60 schließt die gesamte Beziehung zwischen diesen Variablen als:
FD 2=(N/8)/×F L
wobei K der ganzzahlige Divisor ist, der dem auf die PLL-Schleife folgenden Teiler 60 zugeordnet ist. Wenn N=1024 und K=9, dann ergibt sich
Die obige Gleichung sollte als ganzzahliges Verhältnis ge­ sehen werden, da N und K auf ganzzahlige Werte beschränkt sind. D. h., es gibt 128 ganzzahlige Abtastwertsätze während 9 Leitungseingangszyklen. Da das Beobachtungsfenster eine ganze Anzahl von Zyklen sein muß, muß das minimale Beobachtungs­ fenster für dieses spezielle Beispiel 9 Eingangsleitungs­ zyklen betragen. Und, falls bei diesem Beispiel das Beobach­ tungsfenster verlängert werden soll, muß es um ein ganz­ zahliges von 9 Eingangszyklen verlängert werden. Somit ergibt sich die wechselseitige Beziehung zwischen der Auswahl des Teilers K und des Beobachtungsfensters. Wenn beispielsweise bei einem anderen Ausführungsbeispiel K=8, dann gibt es eine ganze Anzahl von Abtastwerten für jeden Eingangszyklus und das Beobachtungsfenster kann irgendeine ganze Anzahl von Eingangszyklen betragen. Wenn bei einem anderen Ausführungs­ beispiel N=2048 und K=5, dann können 256 ganze Abtastwerte über eine Beobachtungszeit von 5 Eingangszyklen gesammelt werden oder ein Vielfaches davon.
II. Im folgenden soll ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben werden.
Bei diesem Ausführungsbeispiel beträgt K=8, so daß 120 Abtastwertsätze über 8 Eingangsleitungszyklen abgenommen werden. Bei diesem Ausführungsbeispiel enthält das RAM 120, ebenso wie bei dem schon beschriebenen Ausführungsbeispiel, drei Speicherbereiche, nämlich RAM(1), RAM(2) und RAM(3). Unter der Führung durch das in dem ROM 130 abgespeicherte Steuerprogramm werden die Daten in einen der drei Speicher­ bereiche abgespeichert bis alle 120 Punkte eines bestimmten Ensembles (erstes Ensemble) darin zusammengefaßt sind. Dann werden die Daten in einen zweiten der drei Speicherbereiche unter kontinuierlicher Aktualisierung abgespeichert, während der Mikroprozessor 110 das erste Ensemble von Daten bearbeitet und analysiert. Wenn die Analyse des ersten Ensembles abge­ schlossen ist, schaltet der Mikroprozessor 110 zurück auf den ersten Speicherbereich zum Abspeichern der Daten, während er die Daten in den zweiten Speicherbereich analysiert. Das Steuerprogramm überwacht kontinuierlich die einlaufenden Daten, um festzustellen, ob irgendein Abtastwert eine Amplitude aufweist, welche einen das Vorliegen eines transienten Vorgangs anzeigenden Schwellwert überschreitet. Sollte auf diese Weise ein transienter Vorgang erfaßt werden, werden die bis zu diesem Zeitpunkt abgespeicherten Daten des vorliegenden Ensembles gesichert zum Zwecke einer späteren Anzeige oder einer Analyse bezüglich transienter Vorgänge und es wird dann der dritte Speicherbereich verwendet, um die Daten des nächsten Ensembles abzuspeichern. Nachdem die transienten Daten analysiert sind, ist der diese Daten enthaltende Speicherbereich wieder frei zum Abspeichern weiterer Daten. Zusammengefaßt werden also zwei der drei Speicherbereiche zum Speichern von Arbeitsdaten und zur Analyse verwendet, während der dritte Speicherbereich für das Speichern bei transienten Vorgängen verfügbar ist.
Fig. 5 zeigt eine Speicherkarte, welche zeigt, wie die abge­ tasteten Daten im Speicher 120 in einem geeigneten RAM abgespeichert werden. Da bei diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung 120 Abtastwerte über 8 Leitungseingangszyklen abgenommen werden, liegen die Abtastwerte V(i) oder I(i) jeweils um 3° auseinander. In dieser Karte bezeichnet "i" einen Index, der von 000 bis 119 variiert.Auf diese Weise werden alle 120 Werte für V(i) und I(i) in einem bestimmten Ensemble mit einem einzigen Kennzeichen versehen. Die erste (linkeste) Spalte in Fig. 5 gibt die Winkelverschiebung von einem Abtastwert zum nächsten wieder. Diese Winkelinformation ist im Speicher 120 nicht getrennt gespeichert sondern in Fig. 5 (zusätzlich) enthalten, um die gegenseitige Lage der entsprechenden Abtastwerte für V(i) und I(i) bezüglich des Leitungseingangssignals genauer zu spezifizieren. Die zweite Spalte enthält den genannten Index "i" in seiner Variation von 0 bis 119 neben den entsprechenden Abtastwerten V(i) und I(i). Die Spalten 3 und 4 enthalten die Abtastwerte V(i) und I(i) für jedes Ensemble von 120Abtastwerten. Es sei bemerkt, daß die I(i)-Abtastwerte tatsächlich eine Winkelinformation enthalten, so daß die I(i)-Abtastwerte tatsächlich I(i) cos (R) lauten, wobei cos (R) üblicherweise als "Leistungsfaktor" bezeichnet wird. Der Leistungsfaktor ist ein Maß dafür, mit welchem Wirkungsgrad die Leistung zu einer Last geliefert wird. Da der (nicht gezeigte) Stromfühler den Strom instantan zur Zeit der Abtastung mißt, enthält der gemessene Stromwert den Leistungsfaktor. Die Eingangsfühler messen den tatsäch­ lichen Strom und die Spannung zu einem gegebenen Zeitpunkt. Daher ist das Produkt dieser beiden Größen die am Fühler fließende Wirkleistung. Es sei darauf hingewiesen, daß der Leistungsfaktor mathematisch dem Umstand Rechnung trägt, daß die Schwingungen von Spannung und Strom um einen bestimm­ ten Phasenwinkel außer Phase sind. Unter idealen Bedingungen sind die Schwingungen von Spannung und Strom in Phase. D. h., unter idealen Bedingungen würde die gesamte Leistung reale Leistung (WATT) oder Wirkleistung sein und keine imaginäre Leistung (VARS=Volt-Ampere reaktiv) bzw. Blindleistung vor­ liegen. Tatsächlich liegen jedoch in Stromversorgungs­ systemen oft reaktive Lasten vor und somit eine imaginäre Leistung. Die erfindungsgemäße Leistungsüberwachungs­ einrichtung ist sowohl zur Überwachung realer Leistung (WATT) als auch imaginäre Leistung (VARS) geeignet. Der Mikroprozessor 110 berechnet die Leistung (WATT), die einem bestimmten Ensemble von V(i)- und I(i) cos (R)-Daten zugeordnet ist, entsprechend der folgenden Beziehung:
Somit summiert der Mikroprozessor 110 alle 120 (i=000-119) Produkte über M Eingangsabtastwerte (M=120), um eine als WATTSPRODSUM bezeichnete Größe zu erhalten. WATTSPRODSUM wird dann durch M geteilt, um die mit WATT bezeichnete Größe zu erhalten, welche die dem ausgewählten Beobachtungsfenster zugeordnete reale Leistung (Wirkleistung) ist.
Der Mikroprozessor 110 berechnet auch die imaginäre Leistung (Blindleistung) oder VARS (Volt-Ampere reaktiv), die einem bestimmten Ensemble von V(i)- und I(i)-Daten zugeordnet ist, entsprechend der folgenden Beziehung:
Es sei in Erinnerung gerufen, daß die Speicherkarte des RAM, wie sie in Fig. 5 gezeigt ist, eine Information bezüglich I(i) cos (R) enthält, nicht jedoch eine Information bezüglich I(i) sin (R), wie sie für die obige als VARS bezeichnete Be­ ziehung benötigt wird. Nachteiligerweise kann der Stromfühler, wie bereits oben festgestellt wurde, nur einen zusammenge­ setzten Wert I(i) cos (R) messen, während für die Berechnung der Blindleistung I(i) sin (R) benötigt wird. Jedoch sind bekanntlich die Funktionen sin und cos durch die folgende trigonometrische Beziehung miteinander verknüpft:
sin (R)=cos (R+90).
Somit wird bei der Berechnung von VARS eine Verschiebung von 90° verwendet, um einen Wert von I(i) sin (R) entsprechend einem bestimmten V(i)-Wert zu erzeugen. D. h., der einem bestimmten V(i)-Wert entsprechende I(i)-Wert wird unter Verwendung der oben angegebenen trigonometrischen Beziehung erhalten. Genauer wird also die folgende Beziehung verwendet, um unter Verwendung der oben genannten Verschiebung um 90° den Wert VARS zu berechnen:
Diese Art der Verschiebung ist in der Tabelle nach Fig. 6 gezeigt, in welcher die V(i)I(i)-Paare eines Ensembles neben ihren jeweiligen Indizes dargestellt sind. Beispiels­ weise wird das erste Paar V(i)I(i) gebildet durch das Produkt des aus dem Index 000 (Winkel von 0°) erhaltenen Wertes von V(i) im RAM 120 und dem aus dem Index 030 (Winkel von 90°) erhaltenen I(i)-Wertes in dem RAM 120. In einer ähnlichen Weise wird das zweite Paar V(i)I(i) gebildet durch das Produkt des aus dem Index 001 (Winkel von 3°) erhaltenen Wertes von V(i) in dem RAM und dem aus dem Index 031 (Winkel von 93°) erhaltenen I(i)-Wertes in dem RAM. Dieser Multipli­ kationsvorgang wird auf diese Art fortgesetzt bis schließlich der letzte Abtastwert in dem Ensemble verarbeitet ist. D. h., das letzte Paar V(i)I(i) wird gebildet durch das Produkt des aus dem Index 119 erhaltenen Wertes von V(i) (Winkel von 357°) in dem RAM und dem aus dem Index 029 (Winkel von 87°) erhaltenen I(i)-Wertes in dem RAM. Um schließlich den Wert VARS für dieses Ensemble zu erhalten, werden alle zu diesem Ensemble gehörenden V(i)I(i)-Produkte summiert und dann durch die Anzahl der Zyklen in dem Beobachtungsfenster geteilt, nämlich 8 bei diesem Ausführungsbeispiel (M=8).
III. Flußdiagramm
Zum besseren Verständnis der Erfindung soll diese nun anhand eines Flußdiagramms des in dem ROM 130 abgespeicherten Steuerprogramms beschrieben werden. Obwohl sich das im folgenden diskutierte Steuerprogramm auf das oben beschrie­ bene zweite Ausführungsbeispiel der Erfindung bezieht, bei dem in einem M=8 Leitungszyklen enthaltenden Beobachtungs­ fenster 120 Abtastwerte abgenommen werden, kann dieses leicht an Beobachtungsfenster mit einer anderen Anzahl von Leitungszyklen und einer anderen Anzahl von Abtastwerten angepaßt werden. Das in Fig. 7 dargestellte Steuerprogramm steuert die Aktivitäten des Mikroprozessors 110 hinsichtlich der Datenerfassung, der Abspeicherung und der Berechnung der Daten. Die Variablen STORE und ANAL werden im Block 200 auf 1 bzw. 2 initialisiert. Die Variablen STORE und ANAL bedeuten, welcher der drei Speicherbereiche RAM(1), RAM(2) und RAM(3) zur jeweiligen Zeit zum Abspeichern der Daten und zur Analyse, also Berechnung, dieser Daten verfügbar sind, wie es sich aus der folgenden Erläuterung des Flußdiagramms ergeben wird. Ein mit EAFLAG bezeichnetes Flag zur Freigabe der Berechnung wird auf 0 (Null) initialisiert, um eine Analyse der Daten zu verhindern bis einer der Speicher­ bereiche RAM(1) und RAM(2) mit Daten aufgefüllt ist. Mit LOFLAG(1), LOFLAG(2) und LOFLAG(3) bezeichnete Verriegelungs­ flags werden auf 0 (Null) initialisiert, um zu kennzeichnen, daß alle drei Speicherbereiche RAM(1), RAM(2) und RAM(3) zum Abspeichern von Daten verfügbar sind. Der Index i wird auf 0 (Null) initialisiert und hat einen Bereich von 0-119 und repräsentiert die Anzahl der Abtastwerte in dem bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ausgewählten Beobachtungs­ fenster. Die mit WATTSPRODSUM und VARSPRODSUM bezeichneten Variablen werden in dem Block 200 ebenfalls mit 0 (Null) initialisiert. WATTSPRODSUM und VARSPRODSUM werden in später erläuterten Subroutinen (Unterprogrammen) zur Berechnung der Wirkleistung (WATT) und der Blindleistung (VARS) verwendet. Die Variablen k und p bedeuten Speicherplätze im RAM(1) oder RAM(2) und werden beide auf 000 initialisiert. Die in der Subroutine VARS verwendete Variable q wird ebenfalls auf 0 initialisiert.
Im Block 205 wird ein Abtastwertsatz von Daten, nämlich VA(i), VB(i), VC(i), IA(i), IB(i), IC(i), IN(i) und S(i) abgenommen. Jeder Abtastwert dieses Abtastwertsatzes korrespondiert mit dem jeweiligen Eingang der Tast- und Halteschaltung 80, der eine entsprechende ähnliche Bezeichnung aufweist. Im Block 210 wird jedes Element des Abtastwert­ satzes der Daten von seiner analogen Darstellung in eine digitalisierte Darstellung umgewandelt. Dann wird im Block 215 bestimmt, welcher der drei Speicherbereiche RAM(1), RAM(2) und RAM(3) gegenwärtig für das Abspeichern und die Berechnung bzw.Analyse der Daten verfügbar ist. D. h., es wird bestimmt, ob irgendeiner der Speicherbereiche RAM(1), RAM(2) und RAM(3) dadurch verriegelt ist, daß sein jeweiliges Verriegelungs­ flag auf 1 gesetzt ist. Im einzelnen wird im Block 215, wenn LOFLAG(1) nicht 1 ist und LOFLAG(2) nicht 1 ist, es zuge­ lassen, daß dann die Variablen STORE und ANAL die Werte von entweder 1 oder 2 annehmen, entsprechend RAM(1) oder RAM(2). In diesem Falle sind RAM(1) und RAM(2) für das Abspeichern und die Analyse der Daten verfügbar. Wenn LOFLAG(1) gleich 1 ist, dann wird es zugelassen, daß die Variablen STORE und ANAL die Werte von entweder 2 oder 3 annehmen, so daß RAM(2) und RAM(3) für das Speichern und die Analyse der Daten verfügbar sind. Jedoch wenn LOFLAG(2) gleich 1 ist, dann können die Variablen STORE und ANAL die Werte von entweder 1 oder 3 annehmen, so daß RAM(1) und RAM(3) für das Speichern und die Analyse der Daten verfügbar sind.
Die digitalisierte Darstellung des Abtastwertsatzes VA(i), VB(i), VC(i), IA(i), IB(i), IC(i), IN(i) und S(i) werden dann in einem der drei Bereiche im Speicher RAM(1), RAM(2) oder RAM(3) abgespeichert, wie im Block 220 dargestellt. Unmittelbar nach dem Initialisieren dieses Programms ist der Speicherbereich RAM(1) der erste benutzte Speicher­ bereich, da STORE=1. Bei der Abtastung wird im Entscheidungs­ block 225 eine Überprüfung des Stromes auf transiente Vorgänge vorgenommen, um zu bestimmen, ob einer der drei Stromabtast­ werte IA(i), IB(i) und IC(i) eine Amplitude aufweist, die größer ist als ein vorgegebener Schwellwertstrom, der mit THRESH bezeichnet ist. THRESH ist ein Wert, der so aus­ reichend groß gewählt ist, daß beim Überschreiten von THRESH durch irgendeinen der drei Abtastwerte IA(i), IB(i) und IC(i) ein derartiger Strom als ein transienter Strom, also ein Strom mit einer nennenswerten zeitlichen Veränderung oder ein Strom, der einem Einschränkvorgang unterliegt, angesehen werden kann. Falls kein transienter Vorgang erfaßt wird, dann geht der Ablauf des Programms zum Block 230 über, in welchem EAFLAG daraufhin überprüft wird, ob es gesetzt worden ist. Wenn für EAFLAG festgestellt wird, daß es den Wert 0 hat, wie es beim ersten Durchlauf unmittelbar nach der Initialisierung der Fall sein wird, dann werden die Berechnungen WATT, VARS und TRANSIENT nicht zugelassen. In diesem Falle werden die Eintrittspunkte für die Sub­ routinen WATT, VARS und TRANSIENT in den Blöcken 235, 240 bzw. 245 umgangen und der Programmablauf setzt sich beim Entscheidungsblock 250 fort. In dem Entscheidungsblock 250 erfolgt eine Entscheidung darüber, ob der Index i bereits 119 erreicht hat. D. h., ob alle Abtastwertsätze bei dem zur Zeit einlaufenden Ensemble oder Strombeobachtungsfenster abgespeichert worden sind. Falls nicht, dann wird der Index i im Block 255 um 1 inkrementiert und der Ablauf zum Block 205 zurückverzweigt, wo der nächste Abtastwertsatz VA(i), VB(i), VC(i), IA(i), IB(i), IC(i), IN(i) und S(i) abgenommen wird.
Nachdem alle Abtastwerte innerhalb des ausgewählten Beobachtungsfenster genommen worden sind (120Abtastwerte bei diesem Ausführungsbeispiel), dann wird die Überprüfung im Block 250 ergeben, daß i=119 und der Ablauf wird zum Block 260 fortgesetzt. Im Block 260 werden die Werte von STORE und ANAL gegenseitig vertauscht, so daß der Speicher­ bereich oder das RAM, das gerade für die Abspeicherung der Daten verwendet worden ist, nun der Berechnung unterzogen wird, und der Speicherbereich, welcher der Berechnung unter­ zogen worden ist, falls überhaupt, wird nun für die Abspei­ cherung der Daten verwendet. Somit werden, nachdem das erste Ensemble von 120Abtastwertsätzen in dem RAM(STORE)=RAM(1) abgespeichert worden sind, das ist, wenn STORE=1 und ANAL=2 (jedoch bis hierher keine Daten im RAM(2) abgespeichert worden sind), dann werden die Werte von STORE und ANAL gegenseitig ausgetauscht, so daß für das nächste Ensemble von Abtastwertsätzen die Abtastwerte im RAM(2) abgespeichert werden, während nun die bereits im RAM(1) abgespeicherten Abtastwerte analysiert werden. Der Ablauf setzt sich dann zum Block 265 fort, wo das Analyse-Freigabeflag EAFLAG auf 1 gesetzt wird, so daß die Analyse für WATT und VARS nun freigegeben ist, wenn der Ablauf zurück zum Block 205 erfolgt, wo das Erfassen des nächsten Ensembles von Abtastwerten gestartet wird. Wenn der Ablauf nun über die Blöcke 210, 215, 220 und 225 zum Entscheidungsblock 230 verläuft, wird somit für das zweite oder weitere Ensemble gefunden werden, daß EAFLAG nun auf 1 gesetzt ist. Wenn dies eintritt, werden die Eintrittspunkte für die Subroutinen WATT, VARS und TRANSIENT an den Blöcken 235, 240 bzw. 245 nicht umgangen werden. Vielmehr wird während des zweiten oder eines anderen folgenden Ensembles, wenn das EAFLAG auf 1 gesetzt ist, bei dem Befehl GOSUB (weiter bei Subroutine) im Block 235 der Eintritt in die Subroutine WATT erfolgen. Somit erfolgt der Eintritt in die Subtroutine WATT zur Berechnung der Wirk­ leistung und diese wird auf RAM(ANAL) angewendet, was normaler­ weise RAM(1) oder RAM(2) für nicht-transiente Bedingungen ist. Unter der Annahme, daß beispielsweise RAM(ANAL) nun RAM(1) ist, wird die Subroutine WATT nun für den Speicher­ bereich RAM(1) abgearbeitet.
Die Subroutine für die Berechnung des Wertes WATT ist in Fig. 8 dargestellt, wo im Block 300 die Werte V(i) und I(i) aus dem RAM(1) für den derzeit vorliegenden Wert des Index i ausgelesen werden. Zur Vereinfachung ist in der Subroutine WATT in Fig. 8 nur ein einziges Paar V(i) I(i) als aus dem RAM(ANAL) ausgelesen und verarbeitet dargestellt, wohingegen tatsächlich im wesentlichen gleiche Berechnungen für den Wert WATT für alle drei Paare V(i) I(i), nämlich VA(i) IA(i), VB(i) IB(i) und VC(i) IC(i) durchgeführt werden. Im Block 305 wird ein mit WATTPROD (i) bezeichneter Wert bestimmt, der sich aus V(i) multipliziert mit I(i) für den derzeit vor­ liegenden Wert des Index i ergibt. Im Block 310 wird ein mit WATTPRODSUM bezeichneter Wert berechnet, der sich aus dem (0 initialisiertem) Wert von WATTPRODSUM plus dem gerade vorher im Block 305 bestimmten Wert für WATTPROD(i) ergibt.
Der Ablauf setzt sich dann zum Block 315 fort, wo eine Entscheidung darüber erfolgt, ob i=119, d. h. ob alle Paare V(i) I(i) im RAM(ANAL) analysiert worden sind. Wenn noch nicht alle Paare analysiert worden sind, dann setzt sich der Ablauf zum Block 320 fort, wo ein Rücksprung der Steuerung zu dem in Fig. 7 gezeigten Hauptprogramm am Eintrittspunkt beim Block 235 erfolgt. Wenn man jedoch hier für den Zweck des Beispiels annimmt, daß beim Erreichen des Blocks 315 in der Subroutine WATT alle Paare verarbeitet worden sind, so gilt i=119. In diesem Falle setzt sich der Ablauf zum Block 325 fort, wo eine Berechnung WATT=WATTPRODSUM/M erfolgt, wobei M der Gesamtanzahl von Abtastwerten in dem Beobachtungsfenster entspricht. Die Größe WATT wird dann im Block 330 abgespeichert und im Block 335 für den Benutzer angezeigt. Sobald die Analyse in der Subroutine WATT im Block 340 abgeschlossen ist, wird die Steuerung zum Eintritts­ punkt im Block 235 in dem Hauptprogramm der Fig. 7 zurückge­ geben.
Jedesmal, wenn die Steuerung von der Subroutine WATT zum Block 235 zurückgegeben wird, setzt sich der Programmablauf zum Block 240 fort. Wenn dies der Fall ist, erfolgt ein Eintritt in die in Fig. 9 dargestellte Subroutine VARS, wo im Block 400 die Variable p auf i+30 gesetzt wird. Dies geschieht, um die bereits früher diskutierte Verschiebung um 90° in Hinblick auf den Term I sin (R) bei der Berechnung des Wertes VARS zu erhalten. Der Spannungsabtastwert V(i) und der entsprechende, verschobene Stromwert I(p) werden, wie es im Block 405 dargestellt ist, aus dem Speicher­ bereich RAM(ANAL) ausgelesen. Zum Zwecke der Vereinfachung ist auch bei der in Fig. 9 dargestellten Subroutine VARS nur ein einziges Paar V(i) I(p) als aus dem RAM(ANAL) ausgelesen und verarbeitet dargestellt, wohingegen tatsäch­ lich im wesentlichen gleiche VARS-Berechnungen für alle drei Paare V(i) I(p), nämlich VA(i) IA(p), VB(i) IB(p) und VC(i) IC(p) durchgeführt werden. Im Block 410 wird ein mit VARSPROD(i) bezeichneter Wert berechnet, der durch V(i) multipliziert mit I(p) für den derzeit vorliegenden Wert des Index i gegeben ist. Im Block 415 wird ein mit VARSPRODSUM bezeichneter Wert berechnet, der sich aus dem (0 initialisiertem) Wert für VARSPRODSUM plus dem gerade vorher im Block 410 berechneten Wert VARSPROD(i) ergibt.
Dann erfolgt im Block 420 eine Entscheidung, ob i=119, d. h. ob alle Abtastwertpaare V(i) I(p) im RAM(ANAL) analysiert worden sind. Wenn noch nicht alle diese Paare analysiert worden sind, dann setzt sich der Ablauf zum Block 425 fort, wo die Steuerung dem in Fig. 7 gezeigten Hauptprogramm am Eintrittspunkt beim Block 240 zurückgegeben wird. Wenn man jedoch zum Zwecke des Beispiels annimmt, daß beim Erreichen des Blocks 420 in der Subroutine VARS alle Abtastwertpaare verarbeitet worden sind, so daß i=119, dann setzt sich der Ablauf zum Block 430 fort, wo die Berechnung VARS= VARSPRODSUM/M erfolgt, wo M der Gesamtzahl der Abtastwerte in dem Beobachtungsfenster entspricht. Die Größe VARS wird dann im Block 435 abgespeichert und im Block 440 dem Benutzer zur Anzeige gebracht. Sobald im Block 445 die Subroutine VARS abgeschlossen ist, wird die Steuerung zum Eintrittspunkt im Block 240 in dem in Fig. 7 gezeigten Hauptprogramm zurückgegeben.
Nun soll die bereits oben angesprochene Analyse von transienten oder Einschwingvorgängen genauer erläutert werden. Wenn für einen der Stromabtastwerte IA(i), IB(i) oder IC(i) im Block 225 festgestellt wird, daß eine Amplitude größer ist als die Größe THRESH, dann wird der Ablauf zum Block 500 gelenkt, wo das mit LOFLAG(STORE) bezeichnete Flag auf 1 gesetzt wird.Auf diese Weise wird der Speicher­ bereich RAM(STORE), in welchem der gerade erfaßte transiente Strom abgespeichert worden ist, "verriegelt", so daß dieser Speicherbereich nicht zum Abspeichern von nachfolgenden Abtastwertensembles zur Verfügung steht bis die transienten Daten in diesem Speicherbereich angezeigt oder einer Berechnung unterzogen worden sind. Im Block 505 wird dann ein mit TRAN bezeichnetes Kennzeichen auf STORE gesetzt, um das Kennzeichen des Speicherbereichs RAM(STORE) zu erhalten, in welchem der transiente Vorgang aufgetreten ist, nämlich RAM(TRAN). In den folgenden Blöcken 510, 515, 520, 525 und 530 werden die WATT- und VARS-Analysen für das derzeit vorliegende Ensemble RAM(ANAL) fortgesetzt und abgeschlossen. D. h., im Block 510 erfolgt ein Eintritt in die Subroutine WATT. Im Block 515 erfolgt der Eintritt in die Subroutine VARS. Im Block 520 werden die im RAM(TRAN) enthaltenen transienten Daten angezeigt oder, bei einem anderen Ausführungsbeispiel, erfolgt ein Eintritt in eine mit TRANSIENT bezeichnete Subroutine, wie im folgenden beschrieben wird.
Die Subroutine TRANSIENT des im RAM(TRAN) abgespeicherten derzeit vorliegenden Ensembles kann die Form einer üblichen und bekannten Technik zur Analyse transienter Vorgänge haben. In der in Fig. 10 gezeigten Subroutine TRANSIENT ist eine solche Transienten-Analyse allgemein als Block 600 dargestellt. Alternativ können die transienten Daten einfach zur Beobach­ tung durch den Benutzer der erfindungsgemäßen Leistungs­ überwachungseinrichtung zur Anzeige gebracht werden. Dann wird in einem Entscheidungsblock 605 eine Überprüfung durch­ geführt, ob die Transienten-Analyse abgeschlossen ist. Falls festgestellt wird, daß die Transienten-Analyse noch nicht abgeschlossen ist, dann erfolgt ein Ablauf zum Block 610, wo an dem durch den Block 520 gegebenen Eintrittspunkt die Steuerung zum Hauptprogramm zurückgegeben wird.
In dem Falle, daß im Entscheidungsblock 605 festgestellt worden ist, daß die Transienten-Analyse nicht abgeschlossen ist, kehrt der Programmablauf über den Block 610 zum Ent­ scheidungsblock 525 des Hauptsteuerprogramms nach Fig. 7 zurück. Im Block 525 erfolgt eine eigene Entscheidung, ob oder ob nicht in dem RAM(ANAL) alle Abtastwertsätze analysiert worden sind. Falls nicht, wird im Block 530 i um 1 inkrementiert und der Ablauf setzt sich fort zum Block 510, wo für den nächsten Abtastwertsatz in dem Ensemble im RAM(ANAL) ein neuerlicher Eintritt in die Subroutine WATT erfolgt. Wenn schließlich alle Abtastwert­ sätze in dem Ensemble im RAM(ANAL) analysiert worden sind, setzt sich der Ablauf zum Block 535 fort, wo für den Fall, daß die Variable TRAN einen Wert von 2 hat, die Variable STORE auf 1 gesetzt und die Variable ANAL auf 3 gesetzt wird. Falls jedoch die Variable TRAN einen Wert von 1 hat, dann wird im Block 540 STORE auf 2 und ANAL auf 3 gesetzt.Auf diese Weise werden die nächsten für die Abspeicherung und Analyse der Daten zu verwendeten Speicherbereiche für solche Funktionen neu markiert. Die Daten im RAM(TRAN), dem Speicherbereich, wo die transiente Information enthalten ist, wird somit erhalten bis die Transienten-Analyse abge­ schlossen ist. Das Flag für die Freigabe der Berechnung EAFLAG wird im Block 545 auf 0 zurückgesetzt, um eine Analyse zu verhindern bis die Daten für das nächste Ensemble gesammelt sind. Der Ablauf setzt sich dann zum Block 205 fort, wo das Abtasten fortgesetzt wird.
Die Transienten-Analyse wird fortgesetzt, wenn beim Erreichen des Blocks 245 festgestellt wird, daß eine solche Analyse noch unvollständig ist. D. h., es erfolgt ein neuerlicher Eintritt in die in Fig. 10 dargestellte Subroutine TRANSIENT und es erfolgt eine weitere Transienten-Analyse im Block 600. Wenn nun im Block 605 festgestellt wird, daß die Transienten- Analyse abgeschlossen ist, dann werden im Block 615 die Ergebnisse derselben angezeigt. Im Block 620 werden dann die Verriegelungsflags auf 0 zurückgesetzt, so daß gilt LOFLAG(1)=0 und LOFLAG(2)=0, so daß wiederum das RAM(1) oder RAM(2) für die Abspeicherung der Daten freigegeben ist. Das Flag für die Freigabe der Berechnung wird im Block 625 auf 0 zurückgesetzt sobald die Transienten-Analyse abge­ schlossen ist, um eine Analyse unmittelbar nachdem das System über den Block 630 neuerlich initialisiert worden ist zu verhindern. D. h., beim Block 630 der Subroutine TRANSIENT wird der Ablauf zurückgelenkt zum Initialisierungs­ block 200 des in Fig. 7 gezeigten Hauptsteuerprogramms, um es dem System zu erlauben, sich neu zu stabilisieren und dann mit dem Sammeln von Datenabtastwertensembles und dem Analysieren solcher Ensembles fortzufahren.
Bei einem Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Leistungsüberwachungseinrichtung kann bestimmt werden, um welchen Prozentsatz die derzeit vorliegenden Abtastwerte im RAM(TRAN) den Wert THRESH übersteigen. Bei einem solchen Ausführungsbeispiel ist das Steuerprogramm so modifiziert, daß sowohl vor als auch nach dem ersten transienten Abtast­ wert über die gesamte Dauer des Beobachtungsfensters Abtastwerte genommen werden, so daß mehr Information bezüglich der transienten Vorgänge erhalten werden. Es kann jedoch auch eine andere Technik zur Bestimmung transienter Vorgänge verwendet werden und die Erfindung ist nicht auf eine bestimmte Technik dieser Art beschränkt.
IV. Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung.
In Fig. 11 ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung als Leistungsüberwachungseinrichtung 800 darge­ stellt. Mit der Ausnahme der im folgenden beschriebenen Modifikationen ist die Leistungsüberwachungseinrichtung 800 im wesentlichen gleich der in Fig. 1 dargestellten Leistungs­ überwachungseinrichtung 10, wobei gleiche Bauelemente mit gleichen Bezugszeichen versehen sind. Bei der in Fig. 11 dargestellten Leistungsüberwachungseinrichtung 800 wird eine ganzzahlige Anzahl von Abtastwerten pro Zyklus des Leitungseingangssignals F L während eines Beobachtungsfensters genommen, für das bei diesem Beispiel eine Dauer von 8 Zyklen gewählt ist. Bei dem nun beschriebenen Ausführungs­ beispiel sind die Divisoren der Teilerschaltungen 50 und 60 so gewählt, daß 16Abtastwertsätze pro Zyklus des F L -Signals über alle 8 Zyklen des F L -Signals genommen werden. D. h., ein Ensemble von Daten enthält 128 über 8 Zyklen des Ensembles gesammelte Abtastwertsätze, von denen 16Abtast­ wertsätze während jedes Zyklus des F L -Signals gesammelt wurden. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind die Abtastzeiten der 16Abtastwertsätze pro Zyklus zeitlich so gelegt, daß sie im wesentlichen gleichförmig über jeden Zyklus des Beobachtungsfensters verteilt sind. Es ist einzusehen, daß auch andere Beobachtungsfenster mit einer größeren oder kleineren Dauer als 8 Zyklen zur Verwirklichung der Erfindung verwendet werden können.
Wie auch bei der Leistungsüberwachungseinrichtung 10 ist der Ausgang des A/D-Wandlers 100 mit einem Mikroprozessor 110 gekoppelt, so daß digitale Darstellungen der Daten von jedem Zyklus dem Mikroprozessor 110 zugeführt werden, welcher das Abspeichern solcher Daten im Speicher koordiniert. Bei diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der Mikro­ prozessor 110 mit einem "Arbeitsdaten"-RAM 805 und einem "Transient-Daten"-RAM 810 über einen Verbindungsbus 815 gekoppelt.
In Wirklichkeit können das RAM 805 und RAM 810 Teil desselben Speicherchips sein unter Verwendung verschiedener Start­ adressen in dem Speicher für die "Arbeitsdaten" und die "Transient-Daten". Das RAM 805 und das RAM 810 können auch als "Arbeitsdatenpuffer" bzw. "Transient-Datenpuffer" be­ zeichnet werden. Der Arbeitsdatenpuffer 805 und der Transient-Datenpuffer 810 sind vom FIFO-Typ (first in - first out) und haben jeweils eine ausreichende Kapazität, um ein gesamtes Ensemble von Daten aufzunehmen, d.h. 128Abtastsätze über 8 Zyklen. Beispielsweise hat sich ergeben, daß 1792 Byte eine ausreichende Größe für den Arbeitsdatenpuffer 805 und dem Transient-Datenpuffer 810 sind, obwohl dies in keiner Weise eine Beschränkung bedeutet.
Im folgenden soll die Natur der Arbeitsdaten und der Transient-Daten genauer beschrieben werden. Zunächst sei jedoch festgehalten, daß der Arbeitsdatenpuffer 805 und der Transient-Datenpuffer 810 über Datenbusse 825 und 830 mit dem Eingang eines Sendepuffers 820 gekoppelt sind. Der Sendepuffer 820 hat die gleiche Größe wie die Puffer 805 und 810. Der Sendepuffer 820 ist über einen Verbindungsbus 825 mit einem Bus 840 gekoppelt, der eine Verbindung mit einem Wirts- oder Leitrechner in Form einer programmierbaren logischen Steuereinrichtung (PLC) 845 oder einer anderen Art von Leitrechner hergestellt ist. Der Leitrechner 845 fordert Arbeitsdaten, Transient-Daten und berechnete Daten von der Leistungsüberwachungseinrichtung 800 an, wie im folgenden ersichtlich wird. Beispielsweise kann eine pro­ grammierbare logische Steuereinheit als PLC oder Leitrechner 845 verwendet werden.Als Verbindung mit einem solchen Rechner kann vorzugsweise ein Leitrechnerbus 840 verwendet werden.
Obwohl über die 8 Zyklen eines bestimmten Ensembles 128 Abtastwertsätze sequentiell gesammelt werden, werden die 128Abtastwertsätze in einer verschachtelten Art in dem Arbeitsdatenpuffer 805 abgespeichert. Genauer heißt das, daß die 128Abtastwertsätze eines 8 Zyklen umfassenden Ensembles sequentiell in der Reihenfolge abgenommen werden, die in der linkesten Spalte in Fig. 12 gezeigt ist, wobei mit dem Abtastwertsatz 1 des Zyklus 1 (SS 1) begonnen wird. Es sei in Erinnerung gerufen, daß jeder Abtastwertsatz tatsächlich 8 gleichzeitig abgenommene Abtastwerte enthält, nämlich VA, VB, VC, IA, IB und IC (zuzüglich IN und dem Ersatzabtastwert S). Das Abtasten des ersten Zyklus dauert an mit dem Abnehmen der Abtastwertsätze SS 2-SS 16. Dann beginnt das Abtasten des zweiten Zyklus mit den Abtastwert­ sätzen SS 17 und dauert an bis zum Abtastwertsatz SS 32. In der gleichen Weise beginnt das Abtasten des dritten Zyklus mit dem Abnehmen des Abtastwertsatzes SS 33 und dauert bis SS 48. Das Abtasten dauert in der gleichen Weise an für die verbleibenden Zyklen 4-8 bis alle 128Abtastwertsätze des Ensembles gesammelt sind. Obwohl wie oben festgestellt, die Abtastwertsätze SS 1-SS 128 sequentiell gesammelt werden, werden diese Abtastwerte in dem Speicher nicht in der Reihenfolge abgespeichert, in der sie gesammelt worden sind, sondern in einer verschachtelten Art, die in der mittleren Spalte der Fig. 12 dargestellt ist. In dieser Weise wird aus 8 Datenzyklen das Äquivalent eines einzigen Zyklus gebildet, bevor die Bearbeitung durch den Mikroprozessor 100 bezüglich Wirkleistung (WATT), Blindleistung (VARS) und Leistungsfaktor erfolgt. Genauer bedeutet die linkeste Spalte in Fig. 12 die Reihenfolge der Abtastung der Abtastwertsätze SS 1-SS 128 und die zweite Spalte von rechts in Fig. 12 repräsentiert die Reihenfolge der ver­ schachtelten Abspeicherung der Abtastwertsätze SS 1-SS 128 in dem Arbeitsdatenspeicher 805. Um eine solche Verschachte­ lung zu erhalten, werden beim Abnehmen der Daten der Abtast­ wertsatz SS 1 im Speicherplatz 1 gespeichert, der Abtast­ wertsatz SS 2 im Speicherplatz 9 gespeichert, der Abtast­ wertsatz SS 3 im Speicherplatz 17 gespeichert usw. für die übrigen Daten des ersten Zyklus, wie in Fig. 12 gezeigt. Wenn der erste Abtastwertsatz des zweiten Zyklus, nämlich SS 17, abgenommen ist, wird SS 17 in die bereits abgespeicherten Daten zurückverschachtelt, indem SS 17 in den Speicherplatz 2 abgespeichert wird, der dem für den ersten Zyklus verwendeten Speicherplatz 1 unmittelbar folgt. Der Abtastwertsatz SS 18 wird in den Speicherplatz 10 abgespeichert, der dem für den ersten Zyklus verwendeten Speicherplatz 9 unmittelbar folgt. Zusammenfassend ausgedrückt werden die Speicherplätze der 16Abtastwertsätze des zweiten Zvklus bezüglich der Speicher­ plätze der Abtastwertsätze des ersten Zyklus um einen nach vorne verlegt. In der gleichen Weise fortfahrend werden die Speicherplätze der 16Abtastwertsätze des dritten Zyklus bezüglich der Speicherplätze der Abtastwertsätze des zweiten Zyklus wiederum um einen nach vorne verlegt usw. bis alle 8 Datenzyklen SS 1-SS 128 miteinander verschachtelt sind, um das Äquivalent eines einzigen zusammengefaßten Zyklus von Spannungs- und Stromdaten zu bilden.Auf diese Weise ist der Arbeitsdatenpuffer 805 mit einem verschachtelten Ensemble von Daten SS 1-SS 128 gefüllt, wie es gerade beschrie­ ben wurde, um einen einzigen Zyklus des beobachteten Leitungs­ signals zu simulieren. Nachdem das Ensemble von Arbeitsdaten in dem Arbeitsdaten­ puffer 805 gesammelt worden ist, verarbeitet der Mikro­ prozessor 110 die Arbeitsdaten zur Bestimmung der Wirkleistung (WATT), der Blindleistung (VARS) und der zu den Daten in dem Ensemble gehörenden Leistung. Bei dem vorliegenden Ausführungs­ beispiel der Erfindung werden die Werte für WATT, VARS und dem Leistungsfaktor in einem Puffer 850 für die errechneten Daten abgespeichert, der mit dem Arbeitsdatenpuffer 805 ge­ koppelt ist, wie es in Fig. 11 dargestellt ist. Der Puffer 850 für die errechneten Daten ist mit dem Bus 840 gekoppelt, so daß die errechneten Daten beispielsweise ungefähr einmal pro Sekunde dem Bus 840 und dem Leitrechner 845 zugeführt werden können. Die errechneten Daten werden dem Leitrechner 845 dann ungefähr einmal pro Sekunde gesendet, ohne daß der Leitrechner 845 solche errechneten Daten fordert. Ein Beipiel einer Spannungs- und Stromfühlschaltung, die in Verbindung mit der erfindungsgemäßen Leistungsüberwachungs­ einrichtung verwendet werden kann, ist in Fig. 13 als Fühl­ schaltung 855 gezeigt. Die Fühlschaltung 855 ist von der Art, welche von der Leitern gegen Null mißt, obwohl ebenso eine Fühlschaltung verwendet werden kann, die von Leitung zu Leitung mißt. Fig. 13 zeigt drei als Phasen A, B und C bezeichnete unter Spannung stehende Phasen und einen mit N bezeichneten neutralen oder Nulleiter. Bei der Fühlschaltung 855 werden die Spannungen der Leitungen gegenüber dem Null­ leiter erfaßt, die mit VA, VB bzw. VC bezeichnet sind. Die Ströme in den jeweiligen Phasen A, B und C werden ebenfalls gemessen und sind in der Figur mit IA, IB bzw. IC bezeichnet. Der S 20922 00070 552 001000280000000200012000285912081100040 0002004002832 00004 20803trom in dem neutralen oder Nulleiter ist mit IN be­ zeichnet.
Im einzelnen ist ein Transformator 860 mit der Leitung N gekoppelt, wie in Fig. 13 gezeigt, um den Strom IN darin zu erfassen. Mit den Phasen A, B und C sind, wie gezeigt, Wicklungen 865 A, 865 B und 865 C von Stromwandlern (CT) induktiv gekoppelt. Jede der Wicklungen 865 A, 865 B und 865 C enthält mit 1 und 2 bezeichnete gegenüberliegende Enden, die mit der Nummer der Wicklung kombiniert sind. Die Enden 865 A 1, 865 B 1 und 865 C 1 sind miteinander und mit dem Erdungs­ potential gekoppelt, wie in Fig. 13 gezeigt. Zusätzlich sind die Enden 865 A 1, 865 B 1 und 865 C 1 über Leiter 870 A, 870 B und 870 C mit den Enden 865 A 2, 865 B 2 bzw. 865 C 2 gekoppelt. Mit den Leitern 870 A, 870 B und 870 C sind Wicklungen 875 A, 875 B und 875 C von Stromwandlern induktiv gekoppelt, so daß die in jeder der Wicklungen 875 A, 875 B und 875 C induzierte Spannung die durch die Phasen A, B bzw. C fließenden Ströme IA, IB und IC anzeigt.
Weiter enthält die Fühlschaltung 855 Wicklungen 880 A, 880 B und 880 C von Potential- oder Spannungswandlern (PT). Ein Ende jeder der Spannungswandlerwicklungen 880 A, 880 B und 880 C ist mit den Phasen A, B und C elektrisch gekoppelt, wie es Fig. 13 zeigt. Die den Phasen A, B und C zugeordnete Last ist zwischen den Nulleiter N und einem Knoten 885 gekoppelt. Die anderen Enden einer jeden der Wicklungen 880 A, 880 B und 880 C sind am Knoten 885 miteinander gekoppelt. Wicklungen 890 A, 890 B und 890 C von Potential- oder Spannungswandlern sind mit den Wicklungen 880 A, 880 B und 880 C induktiv gekoppelt, wie in Fig. 13 gezeigt, so daß über den Wicklungen 890 A, 890 B und 890 C die Spannungen VA, VB und VC der Phasen erscheinen. Ein Ende jeder der Wicklungen 890 A, 890 B und 890 C ist mit dem Erdungspotential gekoppelt.Auf diese Weise versorgt die Fühlschaltung 855 die Leistungsüberwachungseinrichtung mit Daten bezüglich VA, VB, VC, IN, IA, IB und IC zur Verarbeitung. Diese Daten werden dazu verwendet, den tatsächlichen quadrati­ schen Mittelwert der Spannung (RMS-Wert) und den Strom zusammen mit der Wirk- und der Blindleistung für jede Phase zu bestimmen. Ebenso wird eine Information über die Gesamt­ leistung und dem Leistungsfaktor des Systems geliefert.
Der Mikroprozessor 110 berechnet die Wirkleistung - WATT -, die Blindleistung - VARS - und den Leistungsfaktor - PF -, die einem bestimmten Ensemble von Daten zugeordnet sind in der folgenden Weise: Für die zwischen die Leitungen und den Nulleiter geschalteten Spannungswandler (PT):
wobei WATTA, WATTB bzw. WATTC die Wirkleistung der Phasen A, B bzw. C bedeuten und wobei M die Anzahl der Abtastwerte in dem Ensemble bedeutet. VA(j), VB(j) und VC(j) bedeuten die berechneten Spannungsabtastwerte der jeweiligen Phase von der Leitung zum Nulleiter und I(j) bedeutet die berech­ neten Stromabtastwerte der jeweiligen Phase. Es sei bemerkt, daß bei diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung zur Verein­ fachung die Ausdrücke hinsichtlich der Phasenwinkel in den Gleichungen für die Werte WATT und VARS nicht dargestellt sind, da eine Information bezüglich der Phasenwinkel in den Variablen IA, IB und IC enthalten ist. Der Wert von j entspricht den in dem Speicher abgespeicherten Abtastwerten für die Spannung und dem Strom, wie es in der rechtesten Spalte der Fig. 12 gezeigt ist.
wobei VARSA, VARSB und VARSC die imaginäre Leistung bzw. Blindleistung der Phasen A, B bzw. C bezeichnet. VA(j), VB(j) und VC(j) bedeuten wiederum die berechneten Spannungs­ abtastwerte der jeweiligen Phasen von der Leitung zum Null­ leiter. Die Stromwerte I(j+90°) werden erhalten, indem der Abtastwert ausgelesen wird, der in dem Speicher an einem Speicherplatz entsprechend 90° nach dem gegebenen Abtastwert I(j) abgespeichert ist. Da die Länge des Ensembles (128 Abtastwertsätze) nach dem Speichern einen Zyklus oder 360° repräsentiert, entspricht 90° 128/4 oder 32 Speicherplätzen.
Somit wird, um einen Stromwert I(j+90°) mit j=1 auszu­ lesen, tatsächlich der gewünschte Stromabtastwert bei I(1+32) oder I(33) ausgelesen.
Für zwischen die Leiter geschaltete Spannungswandler (PT) gilt
wobei WATTA, WATTB und WATTC die Wirkleistung der Phasen A, B bzw. C bedeutet. VA(j), VB(j) und VC(j) bedeuten in diesem Falle die Spannungsabtastwerte der Leitungen von B zu C, von C zu A bzw. von A zu B und I(j) bedeuten die berechneten Stromabtastwerte der jeweiligen Phasen.
Zusammenfassend gesagt berechnet der Mikroprozessor 110 die oben ausgedrückten Parameter aus der Information bezüglich der Abtastwerte in dem Arbeitsdatenpuffer 805 und sendet die errechneten Daten an den Puffer 850. Die errechneten Daten werden dann beispielsweise einmal pro Sekunde an den Leitrechner 845 übermittelt.
Jeder laufend vorliegende Abtastwert I(j) wird durch den Mikroprozessor daraufhin überprüft, ob er einen transienten Vorgang enthält. D. h., jeder laufende Abtastwert I(j) wird mit einem vorgegebenen Schwellwert verglichen, dessen Überschreitung bedeutet, daß ein bestimmter Abtastwert I(j) einen Transienten enthält. Bei dem vorliegenden Ausführungs­ beispiel der Erfindung wird, um mit großer Genauigkeit einen Transienten zu erfassen, festgelegt, daß ein Transient dann bestimmt worden ist, wenn der Mikroprozessor 110 bei zwei aufeinanderfolgenden Abtastwerten I(j) eine den vorgegebenen Schwellwert überschreitende Amplitude erfaßt. Ob ein Transient gefunden worden ist oder nicht, werden dieselben einlaufen­ den Daten, die in dem Arbeitsdatenpuffer 805 in verschachtel­ ter Weise abgespeichert werden, auch in einer nicht-ver­ schachtelten Weise in dem Transient-Datenpuffer 810 abge­ speichert. D. h., die Abtastwertsätze SS 1-SS 128 werden sequentiell in derselben Reihenfolge in dem Transient- Datenpuffer 810 abgespeichert, in welcher sie von der Tast- und Halteschaltung 80 abgenommen werden. Wenn festgestellt wird, daß ein zur Zeit vorliegender Zyklus einen Transienten enthält, dann instruiert der Mikroprozessor 110 den Transient-Datenpuffer 810, die Daten aus den dem Transienten vorangehenden letzten beiden Zyklen vor dem derzeit vorliegenden Zyklus zu erhalten. Die Abtastwertdaten aus dem den Transienten enthaltenen derzeit vorliegenden Zyklus werden ebenfalls in dem Transient-Datenpuffer 810 erhalten. Der Mikroprozessor 110 instruiert auch den Transient-Datenpuffer 810, die Abtastwertdaten aus den 5 Zyklen zu erhalten, die dem Zyklus, in welchem der Transient aufgefunden worden ist, nachfolgen.Auf diese Weise wird der Transient-Datenpuffer 810 nach dem Erfassen eines Transienten mit 8 Zyklen von Abtastwertdaten oder 128Abtastwertsätzen in einer nicht-verschachtelten Weise geladen. Wenn der Mikroprozessor 110 feststellt, daß ein Transient aufgetreten ist, wird der Leitrechner 845 darüber informiert. Falls der Leitrechner 845 die in dem Transient-Datenpuffer 810 enthaltenen transienten Daten nicht anfordert, dann wird es den Abtastwertdaten aus den folgenden Zyklen erlaubt, die in dem Transient-Datenpuffer 810 abgespeicherten Daten, gleich welcher Art, zu überschreiben. Wenn jedoch der Leitrechner 845 die transienten Daten in dem Transient- Datenpuffer 810 anfordern sollte, dann wird der Inhalt des Transient-Datenpuffers 810 an den Sendepuffer 820 übertragen. Die transienten Daten werden dann von dem Sendepuffer 820 in Impulszügen über die Busse 835 und 840 an den Leitrechner 845 gesendet. Um in der Praxis ein nicht notwendiges Bewegen der Daten von Puffer zu Puffer zu vermeiden, haben der Sendepuffer 820, der Transient-Datenpuffer 810 und der Arbeitsdatenpuffer 805 alle die gleiche Größe und sind Teil desselben Speichers. Jedem der Puffer 820, 810 und 805 ist durch den Mikroprozessor 110 eine Startadresse oder ein Speicherplatz zugewiesen. Sollte es für den Mikroprozessor notwendig sein, die transien­ ten Daten in dem Transient-Datenpuffer 810 an den Sendepuffer 820 zu übermitteln, dann definiert der Mikroprozessor 110 den Transient-Datenpuffer 810 neu als Sendepuffer 820 und umge­ dreht. D. h., der Mikroprozessor 110 betrachtet nun die Start­ adresse des Transient-Datenpuffers 810 als Startadresse des Sendepuffers 820. Die transienten Daten in dem Sendepuffer 820 werden dann in Impulszügen an den Leitrechner 845 übermittelt. Sollte der Leitrechner 845 anfordern, daß der Mikroprozessor 110 ihm die in dem Arbeitsdatenpuffer 805 enthaltenen ver­ schachtelten Daten sendet, dann definiert der Mikroprozessor 110, anstelle tatsächlich die Arbeitsdaten an den Sendepuffer 820 zu übermitteln (obwohl auch dies getan werden kann), den Arbeitsdatenpuffer 805 neu als Sendepuffer 820 und umgedreht. Genauer gesagt, betrachtet der Mikroprozessor 110 nun die Startadresse des Arbeitsdatenpuffers 805 als Startadresse des Sendepuffers 820. Der Inhalt des Sendepuffers 820 wird dann in Impulszügen an den Leitrechner 845 gesandt. V. Flußdiagramm Fig. 14 enthält ein Flußdiagramm, in welchem ein verallge­ meinertes Steuerprogramm für den Mikroprozessor 110 darge­ stellt ist.Auch enthält das Flußdiagramm in Fig. 14 eine Zusammenfassung der Verfahrensschritte bei der Leistungs­ überwachung entsprechend der vorliegenden Erfindung. Gemäß dem Block 900 wird über 8 Zyklen ein Datenensemble von 128Abtastwertsätzen SS 1-SS 128 gesammelt, von denen jedes Spannungs- und Stromabtastwerte enthält. Wenn die Stromabtastwerte für das Ensemble gesammelt werden, wird jeder Abtastwert daraufhin überprüft, ob er einen Transienten enthält, was mit dem Block 905 dargestellt ist. In dem Block 910 wird jedes Ensemble von Daten in dem Transient- Datenpuffern 810 abgespeichert. D. h., wenn die Überprüfung hinsichtlich transienter Vorgänge zeigt, daß zwei aufeinander­ folgende Stromabtastwerte (beispielsweise ein Stromabtastwert im Satz SS 21 und SS 22) eine vorgegebene Amplitude überschreitet, dann wird festgestellt, daß ein transienter Vorgang vorliegt. Unter diesen Umständen werden die Daten aus dem derzeit vorliegenden Zyklus ebenso wie aus den beiden dem Transienten vorangehenden Zyklen in dem Transient-Datenpuffer 810 erhalten. Auch werden die Daten der Abtastwertsätze in den nächsten 5 auf den Transienten folgenden Zyklen in einer nicht­ verschachtelten Weise in dem Transient-Datenpuffer 810 abge­ speichert, um ein vollständiges Ensemble von 128Abtastwert­ sätzen zu bilden. Die Daten aus jedem Ensemble werden auch im Block 915 in der oben beschriebenen Art in verschachtelter Weise in dem Arbeitsdatenpuffer 805 abgespeichert. Wenn im Entscheidungs­ block 920 festgestellt wird, daß der Leitrechner 845 die transienten Daten aus dem Transient-Datenpuffer 810 ange­ fordert hat, dann wird der Inhalt des Transient-Datenpuffers 810 im Block 925 in den Sendepuffer 820 gebracht. Die transienten Daten werden im Block 930 vom Sendepuffer 820 an den Leitrechner 845 gesandt. Wenn jedoch im Entscheidungs­ block 920 festgestellt wird, daß der Leitrechner 845 die transienten Daten nicht angefordert hat, dann geht der Ablauf des Programms zum Entscheidungsblock 935 über. Wenn in dem Entscheidungsblock 935 festgestellt wird, daß der Leitrechner 845 die Arbeitsdaten aus dem Arbeitsdatenpuffer 805 angefordert hat, dann werden im Block 940 die Arbeits­ daten aus dem Puffer 805 an den Sendepuffer 820 geliefert. Im Block 945 werden die Arbeitsdaten vom Sendepuffer 820 zum Leitrechner 845 gesendet. Wenn jedoch im Entscheidungs­ block 135 festgestellt worden ist, daß der Leitrechner 845 die Arbeitsdaten nicht angefordert hat, dann geht der Ablauf zum Berechnungsblock 950 über. Im Block 950 berechnet der Mikroprozessor 110 in der bereits beschriebenen Art die Werte für WATT, VARS und den Leistungs­ faktor aus den verschachtelten Arbeitsdaten in dem Arbeits­ datenpuffer 805. Die errechneten Daten werden dem Leitrechner 845 ungefähr einmal pro Sekunde gesendet, wie im Block 955 gezeigt. Der Ablauf kehrt dann zum Block 900 zurück und es beginnt ein Vorgang, in welchem die Daten für das nächste Ensemble gesammelt werden. Aus der obigen Beschreibung ergibt sich, daß durch die vorliegende Erfindung sowohl eine Leistungsüberwachungs­ einrichtung als auch ein Verfahren zur Überwachung der einem Signal zugeordneten Leistung geschaffen wird. Gemäß einem Ausführungsbeispiel enthält das Verfahren die Verfahrensschritte, daß das Signal während eines eine Anzahl von Zyklen des Signals enthaltenden Beobachtungsfensters abgetastet wird, um während jedes Zyklus des Signals eine Anzahl von Spannungs-Strom-Abtastwertsätzen zu erzeugen, und daß die zeitliche Lage der Abtastungen des Signals so gelegt wird, daß die Abtastwertsätze von Zyklus zu Zyklus bezüglich des Beginns eines jeden Zyklus des Beobachtungs­ fensters mit verschiedenen relativen zeitlichen Lagen erzeugt werden. Das Verfahren enthält weiter den Verfahrensschritt, daß aus den Abtastwertsätzen die dem Signal zugeordnete reale Leistung (Wirkleistung) und imaginäre Leistung (Blindleistung) bestimmt wird. Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel wird ein Verfahren zur Überwachung der einem periodischen Signal zugeordneten Leistung während eines eine Anzahl von Zyklen des Signals enthaltenden Beobachtungsfensters geschaffen. Dieses Ver­ fahren enthält den Verfahrensschritt, daß während eines ersten und eines zweiten Beobachtungsfensters des Signals Spannungs- und Strom-Abtastwerte abgenommen werden, um eine Anzahl von Spannungs-Strom-Abtastwertsätzen pro Zyklus des ersten und zweiten Beobachtungsfensters zu erzeugen, und den Verfahrens­ schritt, daß die während des ersten Beobachtungsfensters abgenommenen Spannungs-Strom-Abtastwertsätze in einem ersten Speicherbereich abgespeichert werden. Das Verfahren enthält weiter den Verfahrensschritt, daß die Abtastwerte in dem ersten Speicherbereich analysiert werden, um die diesen zugeordnete Leistung zu bestimmen, wobei während des zweiten Beobachtungsfensters die während desselben abgenommenen Spannungs-Strom-Abtastwertsätze in einem zweiten Speicher­ bereich abgespeichert werden. Das Verfahren enthält weiter den Verfahrensschritt, daß festgestellt wird, ob irgendwelche der Spannungs-Strom-Abtastwertsätze transiente Vorgänge oder Veränderungen in dem Signal repräsentieren, und daß der erste oder der zweite Speicherbereich als ein Transienten-Speicher­ bereich gekennzeichnet wird, wenn festgestellt wird, daß darin transiente Daten abgespeichert sind. Gemäß dem Verfahren werden weiterhin die in einem auf ein Beobachtungs­ fenster, während dessen das Auftreten eines transienten Vorgangs bestimmt worden ist, folgenden nächsten Beobachtungs­ fenster auftretenden Abtastwertsätze in einem dritten Speicherbereich abgespeichert. Das Verfahren enthält außerdem den Verfahrensschritt, daß die Benutzung des als Transienten-Speicher­ bereich bezeichneten ersten oder zweiten Speicher­ bereichs verhindert wird bis die darin enthaltenen transienten Daten analysiert sind. Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird ein Verfahren zur Überwachung der Leistung eines im wesentlichen periodischen Signals geschaffen, bei dem das Signal während eines eine Anzahl von Zyklen des Signals enthaltenden Beobachtungsfensters abgetastet wird, um eine Anzahl von Spannungs-Strom-Abtast­ wertsätzen zu erzeugen. Jeder Abtastwertsatz enthält mindestens einen Spannungsabtastwert und mindestens einen Stromabtastwert, die im wesentlichen zur selben Zeit abgenommen sind. Weiter enthält das Verfahren den Verfahrensschritt, daß die zeitliche Lage der Abtastungen des Signals so gelegt wird, daß die Spannungs-Strom-Abtastwertsätze über jeden Zyklus des Beobachtungsfensters verteilt sind. Das Verfahren enthält weiter den Verfahrensschritt, daß die während eines bestimmten Beobachtungsfensters abgenommenen Abtastwertsätze in ver­ schachtelter Weise in einem ersten Speicherbereich abgespeichert werden, so daß in dem ersten Speicherbereich ein einziger Zyklus von Daten simuliert wird, und den Verfahrensschritt, daß die während des gegebenen Beobachtungsfensters auftreten­ den Abtastwertsätze in sequentieller Weise in einem zweiten Speicherbereich abgespeichert werden. Vorangehend wurde eine Leistungsüberwachungseinrichtung und ein Verfahren zur Überwachung einer Leistung beschrieben, womit es möglich ist, die reale Leistung oder Wirkleistung (WATT) und die imaginäre Leistung oder Blindleistung (VARS= Volt-Ampere reaktiv) zu bestimmen, die einer bestimmten Stromleitung zugeordnet sind. Die Leistungsüberwachungs­ einrichtung enthält eine Datenerfassungsschaltung, die in einzigartiger Weise so ausgebildet ist, daß die Anforderungen hinsichtlich der Verarbeitungsgeschwindigkeit verhältnismäßig gering sind. Die Leistungsüberwachungseinrichtung erstellt eine Datenbasis der Schwingungsforminformation, um eine Schwingungsformanalyse auszuführen und erlaubt eine Analyse und/oder Anzeige transienter Vorgänge bei transienten Daten. Die Leistungsüberwachungseinrichtung liefert den tatsäch­ lichen quadratischen Mittelwert von Spannung und Strom pro Phase und den Leistungsfaktor und die Gesamtenergie für das System.

Claims (32)

1. Leistungsüberwachungseinrichtung zum Überwachen der einem periodischen Signal zugeordneten Leistung, gekennzeichnet durch,
eine Abtasteinrichtung (80) zum Abtasten des Signals während eines eine Anzahl von Zyklen des Signals enthaltenden Beobach­ tungsfensters, um eine Anzahl von Spannungs-Strom-Abtastwert­ sätzen zu erzeugen;
eine Zeitgebereinrichtung (40, 60, 70), die mit der Abtasteinrich­ tung (80) gekoppelt ist, um die zeitliche Lage der Abtastungen des Signals so zu legen, daß die Spannungs-Strom-Abtastwertsätze zeitlich von Zyklus zu Zyklus innerhalb des Beobachtungsfensters bezüglich des Beginns jedes Zyklus auf verschiedene zeitliche Lagen verteilt sind.
2. Leistungsüberwachungseinrichtung zur Überwachung der einem periodischen Signal zugeordneten Leistung, gekennzeichnet durch,
eine Abtasteinrichtung (80) zum Abtasten des Signals während eines eine Anzahl von Zyklen des Signals enthaltenden Beobach­ tungsfensters, um eine Anzahl von Spannungs-Strom-Abtastwert­ sätzen zu erzeugen; und
eine Zeitgebereinrichtung (40, 60, 70), die mit der Abtasteinrich­ tung (80) gekoppelt ist, um die zeitliche Lage der Abtastungen des Signals so zu legen, daß eine nicht-ganzzahlige Anzahl von Abtastwertsätzen pro Zyklus abgenommen werden, so daß die Span­ nungs-Strom-Abtastwertsätze von Zyklus zu Zyklus innerhalb des Beobachtungsfensters mit verschiedenen relativen zeitlichen Lagen bezüglich des Beginns jedes Zyklus des Beobachtungsfensters abge­ nommen werden.
3. Leistungsüberwachungseinrichtung zum Überwachen der einem periodischen Signal zugeordneten Leistung während eines eine An­ zahl von Zyklen des Signals enthaltenden Beobachtungsfensters, gekennzeichnet durch
eine Zeitgebereinrichtung (40, 60,70) zum Unterteilen jedes Zyklus des Signals in eine Anzahl von Zeitintervallen;
eine mit der Zeitgebereinrichtung gekoppelte Abtasteinrichtung (80), die während jedes der Zeitintervalle Spannungs- und Strom­ abtastwerte abnimmt, um während jedes Zyklus des Beobachtungs­ fensters eine Anzahl von Spannungs-Strom-Abtastwertsätzen zu er­ zeugen, wobei die Spannungs-Strom-Abtastwertsätze während jedes Zyklus des Signals mit verschiedenen zeitlichen Lagen bezüglich des Beginns jedes Zyklus des Signals erzeugt werden;
eine mit der Abtasteinrichtung gekoppelte Speichereinrichtung (120), um die Spannungs-Strom-Abtastwertsätze zu speichern;
einen mit der Speichereinrichtung (120) gekoppelten Mikroprozes­ sor (110), welcher aus den in der Speichereinrichtung (120) abge­ speicherten Abtastwertsätze die dem Signal zugeordnete reale Leistung und imaginäre Leistung bestimmt.
4. Leistungsüberwachungseinrichtung zum Überwachen der einem periodischen Leitungssignal mit einer Anzahl von Zyklen zugeord­ neten Leistung, gekennzeichnet durch
eine Bezugssignalerzeugereinrichtung (30, 40, 50), die bezüglich Frequenz und Phase mit dem Leitungssignal synchronisiert ist, um ein Referenzsignal zu erzeugen, das ein Vielfaches des Leitungs­ signals ist und für jeden Zyklus des Leitungssignals eine ganz­ zahlige Anzahl von Impulsen aufweist;
eine Abtasteinrichtung (80) zum Abtasten des Leitungssignals mit einer vorgegebenen Abtastfrequenz während eines eine Anzahl von Zyklen des Leitungssignals enthaltenden Beobachtungsfensters, um während jedes Zyklus des Leitungssignals eine Anzahl von Span­ nungs-Strom-Abtastwertsätzen zu erzeugen, wobei die Abtastein­ richtung (80) eine Anzahl von Ausgängen aufweist, an denen je­ weils Abtastwerte gehalten werden, und jeder der Abtastwertsätze mindestens einen Spannungsabtastwert und mindestens einen Strom­ abtastwert enthält;
eine zwischen die Bezugssignalerzeugereinrichtung (30, 40, 50) und die Abtasteinrichtung (80) gekoppelte Teilereinrichtung (60, 70), welche das Bezugssignal zum Festlegen der vorgegebenen Abtastfre­ quenz derart teilt, daß die Spannungs-Strom-Abtastwertsätze zeit­ lich von Zyklus zu Zyklus innerhalb des Beobachtungsfensters auf verschiedene zeitliche Lagen bezüglich des Beginns jedes Zyklus verteilt sind;
eine mit der Anzahl der Ausgänge der Abtasteinrichtung (80) ge­ koppelte Multiplexereinrichtung (90), welche die Abtastwerte innerhalb jedes Abtastwertsatzes an den Ausgängen der Abtastein­ richtung multiplext und durch sequenzielles Abgeben der Abtast­ werte an einen Ausgang der Multiplexereinrichtung (90) ein Multi­ plex-Abtastwertsignal erzeugt;
einen Analog/Digital-Wandler (100), der mit dem Ausgang der Multiplexereinrichtung (90) gekoppelt ist, um das Multiplex-Ab­ tastwertsignal in ein digitales Abtastwertsignal umzuwandeln; und
einen mit dem Analog/Digital-Wandler (100) gekoppelten Mikropro­ zessor (110), der das digitale Abtastwertsignal verarbeitet, um die während des Beobachtungsfensters dem Leitungssignal zugeord­ nete reale Leistung und imaginäre Leistung zu bestimmen.
5. Leistungsüberwachungseinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Bezugssignalerzeugereinrichtung (30, 40, 50) einen Multiplizierer mit einer phasenverriegelten Schleife enthält.
6. Leistungsüberwachungseinrichtung zum Überwachen der einem periodischen Leitungssignal mit einer Anzahl von Zyklen zugeord­ neten Leistung, gekennzeichnet durch
einen ersten, zweiten und dritten Speicherbereich (120(1), (120(2)), (120(3));
eine Abtasteinrichtung (80) zum Abtasten der Spannung und des Stroms des Leitungssignals über eine Anzahl von Beobachtungs­ fenstern, um Eingangsabtastwertdaten zu erzeugen, wobei ein Be­ obachtungsfenster eine vorgegebene Anzahl von Zyklen des Lei­ tungssignals enthält;
Mittel zum abwechselnden Speichern von Eingangsabtastwertdaten in den ersten und zweiten Speicherbereich während jeweils aufein­ ander folgender Beobachtungsfenster;
einen mit dem ersten, zweiten und dritten Speicherbereich (120(1), 120(2), 120(3)) gekoppelten Mikroprozessor (110), der eine Analyse der in dem ersten Speicherbereich (120(1)) abgespei­ cherten Daten durchführt während Eingangsabtastwertdaten in den zweiten Speicherbereich (120(2)) abgespeichert werden, und da­ raufhin eine Analyse der in dem zweiten Speicherbereich (120(2)) abgespeicherten Abtastwertdaten durchführt während Eingangsab­ tastwertdaten in den ersten Speicherbereich (120(1)) abgespei­ chert werden; und
eine Einrichtung zum Erfassen von transienten Vorgängen, welche bestimmt, ob Abtastwertdaten in einem laufenden Beobachtungs­ fenster transiente Daten enthalten, und, falls dies so ist, das Abspeichern von Eingangsabtastwertdaten in dem auf das laufende Beobachtungsfenster folgenden nächsten Beobachtungsfenster in den dritten Speicherbereich (120(3)) bewirkt.
7. Leistungsüberwachungseinrichtung nach Anspruch 6, gekenn­ zeichnet durch Mittel, welche verhindern, daß Eingangsabtastwert­ daten in den ersten oder zweiten Speicherbereich (120(1), 120(2)) abgespeichert werden, wenn der erste oder zweiter Speicherbereich transiente Daten enthält.
8. Leistungsüberwachungseinrichtung nach Anspruch 7, gekenn­ zeichnet durch Mittel, welche zulassen, daß Eingangsabtastwertda­ ten in den transiente Daten enthaltenden ersten oder zweiten Speicherbereich (120(1), 120(2)) abgespeichert werden, nachdem die darin enthaltenen transienten Daten analysiert worden sind.
9. Verfahren zum Überwachen der einem periodischen Signal zuge­ ordneten Leistung, gekennzeichnet durch die Verfahrensschritte
daß das Signal während eines eine Anzahl von Zyklen des Signals enthaltenden Beobachtungsfensters abgetastet wird, um während jedes Zyklus des Signals eine Anzahl von Spannungs-Strom-Abtast­ wertsätzen zu erzeugen;
daß die zeitliche Lage der Abtastungen des Signals so gelegt wird, daß die Abtastwertsätze von Zyklus zu Zyklus mit verschie­ denen relativen zeitlichen Lagen bezüglich des Beginns jedes Zyklus des Beobachtungsfensters erzeugt werden.
10. Verfahren nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch den Verfahrensschritt
daß aus den Abtastwertsätzen die dem Signal zugeordnete reale Leistung und imaginäre Leistung bestimmt wird.
11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, gekennzeichnet durch den Verfahrensschritt daß aus den Abtastwertsätzen für ausgewählte Leitungsphasen der tatsächliche quadratische Mittelwert von Spannung und Strom bestimmt werden.
12. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Signal während des Beobachtungsfensters zugeordnete reale Leistung gemäß der Beziehung bestimmt wird, wobei WATT die reale Leistung, V(i) jeden Span­ nungsabtastwert innerhalb des Beobachtungsfensters, I(i) cos (R) jeden Stromabtastwert innerhalb des Beobachtungsfensters und M die Anzahl der Abtastwerte in dem Beobachtungsfenster bedeuten.
13. Verfahren nach Anspruch 10 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Signal während des Beobachtungsfensters zugeordnete imaginäre Leistung gemäß der Beziehung bestimmt wird, wobei VARS die imaginäre Leistung (Volt-Ampere reaktiv), V(i) jeden Spannungsabtastwert innerhalb des Beobachtungsfensters, I(i) cos (R+90°) jeden um 90° verschobenen Stromabtastwert innnerhalb des Beobachtungsfensters und M die Anzahl von Abtastwerten in dem Beobachtungsfenster bedeuten.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 10-13, gekennzeichnet durch den Verfahrensschritt, daß der Leistungsfaktor des Systems bestimmt wird.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 10-14, dadurch gekennzeichnet, daß der Gesamtenergieverbrauch des Systems bestimmt wird.
16. Verfahren zum Überwachen der einem periodischen Signal zugeordneten Leistung während eines eine Anzahl von Zyklen des Signals enthaltenden Beobachtungsfensters, gekennzeichnet durch die Verfahrensschritte,
daß jeder Zyklus in eine Anzahl von Zeitintervallen im wesentli­ chen gleicher Dauer unterteilt wird;
daß während jedes der Zeitintervalle jedes der Zyklen Spannungs- und Strom-Abtastwerte abgenommen werden, um von Zyklus zu Zyklus des Signals Spannungs-Strom-Abtastwerte mit verschiedenen relati­ ven zeitlichen Lagen bezüglich des Beginns jedes Zyklus des Be­ obachtungsfensters zu erzeugen;
daß die Spannungs-Strom-Abtastwertsätze in einem Speicher abgespeichert werden;
daß die dem Signal zugeordnete reale und imaginäre Leistung aus den so abgespeicherten Abtastwerten bestimmt wird.
17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl von Zeitintervallen pro Zyklus des Beobachtungsfensters eine nicht-ganzzahlige Anzahl ist.
18. Verfahren zum Überwachen der einem periodischen Signal zuge­ ordneten Leistung während eines eine Anzahl von Zyklen des Signals enthaltenden Beobachtungsfensters, gekennzeichnet durch die Verfahrensschritte,
daß während eines ersten und eines zweiten Beobachtungsfensters des Signals Spannungs- und Strom-Abtastwerte abgenommen werden, um eine Anzahl von Spannungs-Strom-Abtastwertsätzen pro Zyklus des ersten und zweiten Beobachtungsfensters zu erzeugen;
daß die während des ersten Beobachtungsfensters abgenommenen Spannungs-Strom-Abtastwertsätze in einem ersten Speicherbereich abgespeichert werden;
daß die Abtastwerte in dem ersten Speicherbereich analysiert werden, um die diesen zugeordnete Leistung zu bestimmen, wobei während des zweiten Beobachtungsfensters abgenommene Spannungs- Strom-Abtastwerte während des zweiten Beobachtungsfensters in einen zweiten Speicherbereich abgespeichert werden;
daß bestimmt wird, ob irgendwelche Spannungs-Strom-Abtastwert­ sätze transiente Vorgänge in dem Signal repräsentieren;
daß einer von dem ersten und dem zweiten Speicherbereich als Transientdatenspeicherbereich gekennzeichnet wird, wenn festge­ stellt wird, daß darin transiente Daten abgespeichert sind;
daß die in einem auf ein Beobachtungsfenster, währenddessen das Vorliegen eines transienten Vorgangs festgestellt worden ist, nachfolgenden nächsten Beobachtungsfenster auftretenden Abtast­ wertsätze in einem dritten Speicherbereich abgespeichert werden;
daß die Benutzung des einen von dem ersten und dem zweiten Speicherbereich, der als Transientdatenspeicherbereich gekenn­ zeichnet worden ist, verhindert wird bis die darin enthaltenen transienten Daten analysiert sind.
19. Verfahren nach Anspruch 18, gekennzeichnet durch den Verfahrensschritt, daß die Funktionen des ersten und des zweiten Speicherbereichs während eines auf das zweite Beobachtungsfenster folgenden dritten Beobachtungsfensters vertauscht werden, so daß während des dritten Beobachtungsfensters abgenommene Abtastwert­ sätze in dem ersten Speicherbereich gespeichert werden, während in dem zweiten Speicherbereich vorliegende Abtastwertsätze zur Bestimmung der diesen zugeordneten Leistung analysiert werden.
20. Verfahren nach Anspruch 18 oder 19, gekennzeichnet durch den Verfahrensschritt, daß eine Analyse hinsichtlich transienter Vorgänge der Spannungsabtastwerte in dem Transientdatenspeicher­ bereich durchgeführt wird, wenn in diesem Speicherbereich transi­ ente Daten abgespeichert sind.
21. Verfahren nach Anspruch 20, gekennzeichnet durch den Verfahrensschritt, daß das Abspeichern von Spannungs-Strom- Abtastwertsätzen in den Transientdatenspeicherbereich zugelassen wird, nachdem darin vorliegende transiente Daten analysiert worden sind.
22. Leistungsüberwachungseinrichtung zum Überwachen der einem periodischen Signal zugeordneten Leistung, gekennzeichnet durch
eine Abtasteinrichtung (80) zum Abtasten des Signals während eines eine Anzahl von Zyklen des Signals enthaltenen Beobach­ tungsfensters, um eine Anzahl von Spannung-Strom-Abtastwertsätzen zu erzeugen, von denen jeder mindestens einen Spannungsabtastwert und mindestens einen Stromabtastwert enthält, die im wesentlichen zur selben Zeit abgenommen sind;
eine mit der Abtasteinrichtung (80) gekoppelte Zeitgebereinrich­ tung (40, 60, 70), um die zeitliche Lage der Abtastungen des Sig­ nals durch die Abtasteinrichtung so zu legen, daß die Spannungs- Strom-Abtastwertsätze über jeden Zyklus in dem Beobachtungs­ fenster verteilt sind;
einen mit der Abtasteinrichtung (80) gekoppelten Arbeitsdaten­ speicherbereich (805), in dem die während eines Beobachtungs­ fensters auftretenden Abtastwertsätze in verschachtelter Weise abgespeichert werden, um einen einzigen Zyklus von Daten zu simu­ lieren;
einen mit der Abtasteinrichtung (80) gekoppelten Transientdaten­ speicherbereich (810), in dem die während eines Beobachtungs­ fensters auftretenden Abtastwertsätze in sequenzieller Weise abgespeichert werden.
23. Leistungsüberwachungseinrichtung nach Anspruch 22, gekenn­ zeichnet durch einen mit dem Arbeitsdatenspeicherbereich (805) und dem Transi­ entdatenspeicherbereich (810) gekoppelten Sendedatenspeicherbe­ reich (820), in dem entsprechend einer Instruktion der Inhalt eines ausgewählten von dem Arbeitsdatenspeicherbereich (805) und dem Transientdatenspeicherbereich (810) abgespeichert wird, um die Übertragung der auf diese Weise in den Sendedatenspeicherbe­ reich (820) abgespeicherten Daten zu einem anderen Ort vorzube­ reiten.
24. Leistungsüberwachungseinrichtung nach Anspruch 22 oder 23, gekennzeichnet durch eine mit der Abtasteinrichtung (80) gekoppelte Überprüfungsein­ richtung, um zu bestimmen, ob ein Zyklus des Beobachtungsfensters einen Transienten enthält.
25. Leistungsüberwachungseinrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Überprüfungseinrichtung das Auftreten eines Transi­ enten innerhalb eines bestimmten Zyklus des Beobachtungsfensters festgestellt wird, wenn mindestens zwei aufeinanderfolgende Stromabtastwerte in dem Spannungs-Strom-Abtastwertsatz des be­ stimmten Zyklus eine Amplitude aufweisen, die größer ist als ein vorgebener Schwellwert.
26. Leistungsüberwachungseinrichtung nach einem der Ansprüche 22 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß sie Mittel enthält, um den Arbeitsdatenspeicherbereich (805) als Sendedatenspeicherbereich (820) neu zu definieren und den Sendedatenspeicherbereich (820) als Arbeitsdatenspeicherbereich (805) neu zu definieren, wenn es erwünscht ist, den Inhalt des Arbeitsdatenspeicherbereichs (805) zu einem anderen Ort zu übertragen.
27. Leistungsüberwachungseinrichtung nach einem der Ansprüche 22 bis 26, gekennzeichnet durch einen mit der Abtasteinrichtung (80) und der Speichereinrichtung gekoppelten Mikroprozessor (110), der aus den in dem Arbeitsda­ tenspeicherbereich (805) gespeicherten Abtastwerten die dem Sig­ nal zugeordnete reale Leistung und imaginäre Leistung bestimmt.
28. Leistungsüberwachungseinrichtung nach Anspruch 27, gekennzeichnet durch einen Speicherbereich (850) für errechnete Daten, der mit dem Mikroprozessor (110) gekoppelt ist, um die von dem Mikroprozessor (110) bestimmte reale Leistung und imaginäre Leistung für jeden Zyklus des Signals zu speichern.
29. Verfahren zum Überwachen der Leistung eines im wesentlichen periodischen Signals, gekennzeichnet durch die Verfahrensschritte
daß das Signal während eines einer Anzahl von Zyklen des Signals enthaltenden Beobachtungsfensters abgetastet wird, um eine Anzahl von Spannungs-Strom-Abtastwertsätzen zu erzeugen, von denen jeder mindestens einen Spannungsabtastwert und mindestens einen Stromabtastwert enthält, die im wesentlichen zur selben Zeit abgenommen sind;
daß die zeitliche Lage der Abtastungen des Signals so gelegt wird, daß die Spannungs-Strom-Abtastwertsätze über jeden Zyklus des Beobachtungsfensters verteilt sind;
daß die während eines bestimmten Abtastfensters auftretenden Abtastwertsätze in verschachtelter Weise in einem ersten Spei­ cherbereich gespeichert werden, so daß ein einziger Zyklus von Daten in dem ersten Speicherbereich simuliert wird;
daß die während des bestimmten Beobachtungsfensters auftretenden Abtastwertsätze in sequenzieller Weise in einen zweiten Speicher­ bereich gespeichert werden.
30. Verfahren nach Anspruch 29, gekennzeichnet durch die Verfahrensschritte,
daß der Inhalt des ersten Speicherbereichs in einen dritten Speicherbereich gespeichert wird, wenn der Inhalt des ersten Speicherbereichs zu einem Ausgang geliefert werden soll;
daß der Inhalt des zweiten Speicherbereichs in den dritten Speicherbereich gespeichert wird, wenn der Inhalt des zweiten Speicherbereichs zu dem Ausgang geliefert werden soll.
31. Verfahren nach Anspruch 30, gekennzeichnet durch den Verfahrensschritt daß der erste Speicherbereich als dritter Speicherbereich definiert wird, wenn der Inhalt des ersten Speicherbereichs zu dem Ausgang geliefert werden soll.
32. Verfahren nach Anspruch 30 oder 31, gekennzeichnet durch den Verfahrensschritt daß der zweite Speicherbereich als dritter Speicherbereich neu definiert wird, wenn der Inhalt des zweiten Speicherbereichs zu dem Ausgang geliefert werden soll.
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