Ein derartiger Elektrizitätszähler ist z. B. aus der DE 195 26 723 Cl bekannt. Bei diesem für eine weitgehende Selbstüberwa- chung seiner Meß-oder Signalkanäle ausgelegten Elektrizi- tätszähler werden die den jeweiligen unterschiedlichen Si- gnalkanälen zugeordneten Signale zur Bildung von Vergleichs- werten verwendet. Dadurch ist eine Plausibilitätskontrolle der erfaßten Meßwerte oder Signale möglich. Auf diese Weise kann beispielsweise festgestellt werden, ob ein interner oder externer Fehler vorliegt, wobei durch logische Verknüpfung in der digitalen Signalverarbeitungseinrichtung gegebenenfalls eine nähere Eingrenzung oder Lokalisierung des Fehlers mög- lich ist.

Aus der DE-PS 740 487 ist ein Drehstromzähler bekannt, der durch Verwendung der Aronschaltung für einen Drei-und Vier- leiteranschluß verwendbar ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen solchen Elek- trizitätszähler derart weiterzubilden, daß dieser bei gleich- zeitig einfachem Schaltungsaufbau sowohl als Vierleiterzähler als auch als Dreileiterzähler einsetzbar ist.

Ausgehend von einem Elektrizitätszähler der eingangs genann- ten Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1.

Die Erfindung geht dabei von der Überlegung aus, daß der Elektrizitätszähler, d. h. die diesem zugrunde liegende Schal- tung, sowohl für den Betrieb als Dreileiterzähler als auch für den Betrieb als Vierleiterzähler eingesetzt werden kann, wenn schaltungstechnisch die sogenannte Aronschaltung reali- siert ist. Dies wiederum kann in einfacher Weise erreicht werden, wenn im die Spannungssignale erfassenden Signalkanal direkt Differenzspannungen erfaßt werden können. Daurch ge- eignete Parametrierung kann dann festgelegt werden, ob ein Betrieb als Vierleiterzähler mit angeschlossenem Nulleiter oder ein Betrieb als Dreileiterzähler mit nicht angeschlos- senem Nulleiter vorgesehen ist. Bei Dreileiterbetrieb bildet sich dann ein künstlicher Sternpunkt.

Während beim Betrieb als Vierleiterzähler mit angeschlossenem Nulleiter die Spannungssignale aller drei Phasen (R, S, T) er- faßt werden, werden beim Betrieb als Dreileiterzähler die Differenzspannungen zwischen den Phasen R und S bzw. T und S direkt erfaßt. Dazu weist der Analog/Digital-Wandler im Si- gnalkanal für die Spannungswerte (Spannungskanal) einen zwei- ten Eingang auf, dem für den Betrieb als Dreileiterzähler das Spannungssignal zweckmäßigerweise der Phase S aufschaltbar ist. Für den Betrieb als Vierleiterzähler wird diesem Eingang ein Nulleiterpotential als Eingangssignal aufgeschaltet.

Als Umschalter für die einzelnen Spannungs-und Stromsignale sind vorzugsweise Multiplexer vorgesehen. Mittels dieser Mul- tiplexer ist zweckmäßigerweise sowohl beiden Eingängen des Analog/Digital-Wandlers des Spannungskanals als auch dem er- sten Eingang des Analog/Digital-Wandlers des zweiten Signal- kanals (Stromkanal) ein Nulleitersignal zuführbar.

Der dem zweiten Eingang des Analog/Digital-Wandlers des Span- nungskanals zugeordnete Umschalter oder Multiplexer ist für die Erfassung einer Phase und des Nulleitersignals ausgebil- det. Demgegenüber ist die Anzahl der Eingänge des dem jeweils ersten Eingang des Analog/Digital-Wandlers des jeweiligen Si- gnalkanals zugeordneten Multiplexers für die Erfassung von dreiphasigen Meßwerten ausgelegt. Dabei sind die den Ana- log/Digital-Wandlern vorgeschalteten Multiplexer zweckmäßi- gerweise miteinander synchronisiert. Dadurch ist ein Ver- gleich von zeitgleichen Meßwerten oder Signalen möglich. Dies gilt insbesondere für die Bildung von Leistungswerten bei ei- ner Verbrauchsmessung.

Jeder Analog/Digital-Wandler ist zweckmäßigerweise ein Sigma- Delta-Modulator, vorzugsweise zweiter Ordnung. Dabei ist in vorteilhafter Ausgestaltung jedem Analog/Digital-Wandler ein Dezimationsfilter nachgeschaltet. Dieser wandelt einen vom Analog/Digital-Wandler abgegebenen Bitstrom mit hoher Abtast- rate in ein für die weitere Signalverarbeitung verfügbares digitales Signal mit vergleichsweise niedriger Abtastrate, jedoch hoher Auflösung um.

Während bezüglich des Spannungskanals eine Hochpaßfilterung mit veränderbarer Zeitkonstante zweckmäßigerweise innerhalb der digitalen Signalverarbeitungseinrichtung erfolgt, ist zweckmäßigerweise für eine Ausfilterung von Gleichstromantei- len ein separates Hochpaß-Filter vorgesehen. Dieses ist in- nerhalb des Stromkanals der Signalverarbeitungseinrichtung vorgeschaltet.

Der Systemtakt sowohl für die Signalverarbeitungseinrichtung als auch für die Analog/Digital-Wandler wird zweckmäßigerwei- se von einer separaten Systemtaktvorrichtung erzeugt. Diese ist zweckmäßigerweise eine Teiler, der das Taktsignal einer externen Taktquelle in einem bestimmten Verhältnis herunter- teilt.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesonde- re darin, daß durch die schaltungstechnische Realisierung ei- ner direkten Messung von Differenzspannungen zwischen den Phasen eines dreiphasigen Drehstromnetzes mit angeschlossenem Nulleiter ohne zusatzliche Hardwarekomponenten und ohne Schaltungsvariation der Betrieb sowohl als Vierleiterzähler als auch als Dreileiterzähler möglich ist. Mit anderen Wor- ten : beide Betriebsarten sind mit derselben Schaltung reali- sierbar. Die Erfassung der Differenzspannungen erfolgt ohne zusätzlichen Rechenaufwand in einfacher Weise durch Realisie- rung der Aronschaltung an den Eingängen des Analog/Digital- Wandlers des Spannungskanals. Somit kann die Erfassung der jeweiligen Stromsignale für eine Leistungsmessung zeitgleich mit der Erfassung der Spannungssignale erfolgen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigt die Figur ein Block- schaltbild eines Elektrizitätszählers. Dabei sind gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen, wobei gleiche De- tails unterschiedlicher Gruppen durch zusätzliche Buchstaben -entsprechend dem jeweiligen Signalkanal a, b-voneinander unterschieden werden.

Die Figur zeigt ein Blockschaltbild eines Elektrizitätszäh- lers (Zähler) 1 mit zwei Signalkanälen a und b, die auf eine gemeinsame digitale Signalverarbeitungseinrichtung 3 geführt sind. In der digitalen Signalverarbeitungseinrichtung 3 er- folgt eine Meßwertverarbeitung zur Verbrauchsmessung sowie für weitere Funktionen des Zählers 1. Die digitale Signalver- arbeitungseinrichtung 3 ist vorzugsweise als digitaler Si- gnalprozessor ausgebildet. Alternativ kann sie auch als Re- cheneinrichtung mit einem Mikrocomputer oder als fest ver- drahtete Logikschaltung ausgeführt sein. Wesentlich ist da- bei, daß eine digitale Signalbearbeitung der von den Signal- kanälen a und b bereitgestellten Signale oder Daten möglich ist. Vorzugsweise sind alle dargestellten Komponenten des

Zählers 1 auf einer gemeinsamen Schaltungsplatine zusammenge- faßt.

Der digitalen Signalverarbeitungseinrichtung 3 ist eine Schnittstelle 5 zugeordnet, über die Steuersignale ST von au- ßen zugeführt und Ergebnissignale SE, z. B. eine Wirk- und/oder Scheinleistung, ausgekoppelt werden können. Weiter dargestellt ist eine Systemtaktvorrichtung 7, der ein Taktsi- gnal CLK zuführbar ist. Ferner ist eine Einrichtung 9 zur Aufbereitung einer von außen zuführbaren Referenzspannung Vret dargestellt. Alle in der Figur gezeigten Komponenten des Zäh- lers 1 können in einem IC oder einem ASIC realisiert sein.

Der erste Signalkanal a ist als Spannungskanal und der zweite Signalkanal b ist als Stromkanal ausgebildet. Vorliegend wird davon ausgegangen, daß dreiphasige Signale inklusive eines Nulleitersignals von einem entsprechenden Verbraucher oder Netz verarbeitet werden. Dem ersten Signalkanal a sind daher die Spannungssignale Ul bis U3 und ein Nulleitersignal GND zugeführt. Der zweite Signalkanal b erhält die Stromsigna- le Il bis I3 der jeweiligen Phase sowie ebenfalls das Nullei- tersignal GND.

Die oben genannten Signale sind jeweils auf nicht näher be- zeichnete Eingänge von Multiplexern lla, llb des jeweiligen Signalkanals a bzw. b geführt. Der erste Signalkanal a ent- hält außerdem als Umschalter einen weiteren Multiplexer 13a, auf dessen Eingänge das Spannungssignal U2 und das Nulleiter- signal GND geführt sind. Die parallele Aufschaltung von Si- gnalen auf mehrere Multiplexer lla, llb, 13a, insbesondere die Aufschaltung des Spannungssignals U2 und des zusätzlichen Nulleitersignals GND, kann durch eine interne Verschaltung im Zähler 1, z. B. durch eine entsprechende Verdrahtung auf'einer Leiterplatte, realisiert sein. Auch ist eine externe Verdrah- tung möglich.

Im ersten Signalkanal a sind den Multiplexern lla und 13a ein Analog/Digital-Wandler in Form eines Sigma-Delta-Modula- tors 15a nachgeschaltet. Dabei ist der Multiplexer lla aus- gangsseitig mit einem ersten, positiven Eingang Ela des Modu- lators 15a verbunden, während der weitere Multiplexer 13a ausgangsseitig mit einem zweiten, negativen Eingang E2a des Modulators 15a verbunden ist. Diese beiden Eingänge Ela und E2a bilden gemeinsam einen Differenzeingang. Zwischen den Mo- dulator 15a und die digitale Signalverarbeitungseinrichtung 3 ist ein Dezimationsfilter 17a geschaltet, welches das digi- tale Ausgangssignal des Modulators 15a für die Signalverar- beitungseinrichtung 3 aufbereitet.

Analog ist im zweiten Signalkanal b der Multiplexer llb aus- gangsseitig mit einem Analog/Digital-Wandler in Form eines Sigma-Delta-Modulators 15b verbunden. Dazu ist der Multiple- xer llb auf den ersten, positiven Eingang Elb des Modula- tors 15b geschaltet. Dem zweiten, negativen Eingang E2b wird das Nulleitersignal GND direkt zugeführt.

Ausgangsseitig ist der Modulator 15b wiederum mit einem Dezi- mationsfilter 17b verbunden. Dieser ist jedoch im Unterschied zum ersten Signalkanal a über ein separates Hochpaß-Fil- ter 19b mit der digitalen Signalverarbeitungseinrichtung 3 verbunden. Dieses Hochpaß-Filter 19b dient zur Ausfilterung von Gleichstromanteilen aus dem vom Dezimationsfilter 17b ge- lieferten Ausgangssignal. Die Funktionalität eines solchen Hochpaß-Filters ist beim ersten Signalkanal a in der digita- len Signalverarbeitungseinrichtung 3 realisiert, wobei dort eine einstellbare Änderung der Zeitkonstante der Hochpaß-Fil- terung erfolgt.

Die Multiplexer lla, llb und 13a sind auf einen gemeinsamen Systemtakt synchronisiert. Dazu liefert die Systemtaktvor- richtung 7, die z. B. ein Teiler in Form eines Zählers ist, ein aus dem Taktsignal CLK abgeleitetes Taktsignal, das in nicht näher dargestellter Art und Weise sowohl den Multiple-

xern lla, llb und 13a als auch der digitalen Signalverarbei- tungseinrichtung 3 zugeführt ist. Eine entsprechende Auf- schaltung erfolgt vorzugsweise wiederum durch eine entspre- chende Verdrahtung auf einer die dargestellten Komponenten tragenden Leiterplatte. Den Analog/Digital-Wandlern oder Mo- dulatoren 15a und 15b wird außerdem die Referenzspannung Vref als"Bandgap"mit z. B. 1,23 Volt zugeführt. Auch hier erfolgt die (nicht dargestellte) Verdrahtung wiederum vorzugsweise auf der Leiterplatte.

Beim Betrieb als Vierleiterzähler ist der weitere Multiple- xer 13a des ersten Signalkanals a auf das auf Nulleiterpoten- tial bezogene Nulleitersignal GND geschaltet. Dem zweiten Eingang E2a des Modulators 15a wird somit das Nulleitersi- gnal GND zugeführt. Durch zeitgleiches Umschalten der Multi- plexer lla und llb der Signalkanäle a bzw. b werden zeit- gleich die Spannungs-und Stromsignale Ul, I1 oder U2, I2 oder U3, I3 erfaßt und digitalisiert. Die Digitalsignale werden in der Signalverarbeitungseinrichtung 3 weiter verarbeitet. Da- bei wird z. B. aus der Summe der Produkte der Spannungs-und Stromsignale gemäß der Beziehung : P = U1 x Il + U2 x I2 + U3 x I3 die Verbraucherleistung bestimmt, die als Ergebnissignal SE über die Schnittstelle 5 dem Zähler 1 entnommen werden kann.

Dabei werden von den Modulatoren 15a, 15b gelieferte Bitströme mit einer Abtastrate von 1 bis 2 MHz im Dezimati- onsfilter 17a bzw. 17b in bitparallele Signale (Bitbreite 18 bis 20) mit einer vergleichsweise niedrigen Abtastrate von 1 bis 2 kHz, jedoch hoher Auflösung umgewandelt.

Beim Betrieb als Dreileiterzähler wird-gesteuert durch die digitale Signalverarbeitungseinrichtung 3-der Multiple- xer 13a des ersten Signalkanals a auf das Spannungssignal U2 geschaltet. In diesem Fall ist der Nulleiter nicht mit dem Nulleitersignal GND gekoppelt, sondern es bildet sich über

die den Spannungssignalen U1 bis U3 entsprechenden Signalan- schlüße ein künstlicher Sternpunkt aus. Im Modulator 15a wird daher bei abwechselndem Umschalten des Multiplexers lla zwi- schen den Spannungssignalen Ul und U3 die jeweilige Diffe- renzspannung U12 bzw. U32 direkt erfaßt. Der entsprechende Digitalwert am Ausgang des Modulators 15a entspricht damit dem Spannungswert U12 = Ul-U2 bzw. U32 = U3-U2. Durch zeitgleiche Messung der Stromsignale I1 und I3 im zweiten Si- gnalkanal b kann wiederum in der digitalen Signalverarbei- tungseinrichtung 3 die Verbrauchsleistung gemäß der Bezie- hung : P = U12 x I1 + U32 x I3 ermittelt werden. Damit ist die Aronschaltung ohne unter- schiedliche Hardware-Varianten realisiert. In der beim Vier- leiterbetrieb durchgeführten Messung eingesetzte Justierfak- toren können auch im Dreileiterbetrieb verwendet werden. Für den Analog/Digital-Wandler oder Modulator 15a bedeutet dies keinen nennenswerten Mehraufwand, da der Sigma-Delta-Wandler ohnehin mit Differenzeingang realisiert ist.