СПОСОБ УЧЕТА РАСХОДА ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ НА ПОДВИЖНОМ СОСТАВЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТРАНСПОРТА И ЭЛЕКТРОННЫЙ СЧЕТЧИК ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ Российский патент 1999 года по МПК G01R11/00 B60L3/00 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в системах контроля и учета расхода электрической энергии тяговыми электродвигателями трамвая или троллейбуса с целью отработки и последующего применения водителями наиболее экономичных приемов вождения электротранспорта.

Известен способ учета расхода электрической энергии путем измерения электрической мощности нагрузки, преобразования сигнала электрической мощности в импульсный сигнал с частотой следования импульсов, пропорциональной электрической мощности, а также подсчета и регистрации количества этих импульсов на транспортной единице (трамвае или троллейбусе) [1].

Известное устройство для реализации этого способа содержит перемножитель входного напряжения и тока нагрузки, преобразователь выходного сигнала перемножителя в частоту, а также отсчетное устройство, включающее шаговый двигатель и роликовый счетный механизм [1].

В известном техническом решении измерение и регистрация расхода электрической энергии осуществляются непосредственно на транспортной единице, что не дает возможности осуществить индивидуальную объективную оценку расхода и экономии электроэнергии каждым водителем и соответственно ввести систему материальной заинтересованности водителей в экономии электроэнергии.

Этого недостатка не имеет более совершенный и наиболее близкий к предложенному способ учета расхода электрической энергии на подвижном составе электрического транспорта путем измерения электрической мощности, потребляемой тяговыми электродвигателями транспортной единицы, преобразования сигнала электрической мощности в импульсный сигнал с частотой следования импульсов, пропорциональной электрической мощности, подсчета количества этих импульсов на транспортной единице с одновременным формированием сигнала управления движением транспортной единицы, а также последующего получения данных о расходе электрической энергии путем регистрации подсчитанного количества импульсов в депо или в регистрационном пункте [2].

Устройство для реализации известного способа (счетчик ватт-часов постоянного тока для подвижного состава электрического транспорта) содержит измерительный преобразователь, установленный на транспортной единице, съемный отсчетный блок, включающий шаговый двигатель, роликовый счетный механизм и электрический разъем, обеспечивающий соединение отсчетного блока и измерительного преобразователя, причем электрический разъем на отсчетном блоке содержит контактную перемычку, которая коммутирует питание в схеме управления транспортной единицы [2].

В известном способе и реализующем его известном устройстве обеспечивается индивидуальный учет расхода электроэнергии при работе транспортной единицы с каждым водителем за счет применения индивидуальных съемных отсчетных блоков, регистрация показаний которых осуществляется не водителем на транспортной единице, а в депо или ином регистрационном пункте.

При этом для исключения неучтенного расхода электроэнергии, осуществляется блокировка движения трамвая или троллейбуса при снятом отсчетном блоке. Это позволяет получить высокую достоверность регистрации показаний счетчика за счет исключения субъективного фактора - умышленного снятия водителем отсчетного блока во время движения транспортной единицы с целью получения фиктивной экономии электроэнергии.

Однако введение запрета движения при снятом отсчетном блоке снижает эксплуатационную надежность транспортной единицы. Утеря или выход из строя отсчетного блока, а также выход из строя цепей управления движением в счетчике электроэнергии приводят к сбоям в движении маршрутных транспортных единиц.

Кроме того, невозможность движения транспортной единицы без отсчетного блока предопределяет необходимость применения дополнительных отсчетных блоков перегонщиками транспортных единиц, что вызывает существенные неудобства в эксплуатации и приводит к удорожанию системы учета расхода электроэнергии.

Задачей изобретения является повышение эксплуатационной надежности и удобства эксплуатации счетчика электрической энергии на подвижном составе электрического транспорта.

В способе учета расхода электрической энергии на подвижном составе электрического транспорта, заключающемся в измерении электрической мощности, потребляемой тяговыми электродвигателями транспортной единицы, преобразовании сигнала электрической мощности в первый импульсный сигнал с частотой следования импульсов, пропорциональной электрической мощности, подсчете количества этих импульсов на транспортной единице, а также последующем получении данных о расходе электрической энергии путем регистрации подсчитанного количества импульсов в депо или в регистрационном пункте, решение поставленной задачи достигается тем, что одновременно с формированием первого импульсного сигнала дополнительно формируют второй импульсный сигнал с фиксированной частотой следования импульсов или с частотой следования, пропорциональной скорости движения транспортной единицы, одновременно с подсчетом количества импульсов первой импульсной последовательности на транспортной единице осуществляют также подсчет количества импульсов второй импульсной последовательности, а в депо или в регистрационном пункте дополнительно осуществляют регистрацию количества подсчитанных импульсов второй импульсной последовательности и соответственно одновременно с данными о расходе электрической энергии получают и сопоставляют с нормативными величинами данные о времени движения или пройденном пути транспортной единицы.

В электронном счетчике для реализации предложенного способа учета расхода электрической энергии на подвижном составе электрического транспорта, содержащем измерительный преобразователь, установленный на транспортной единице, съемный отсчетный блок, включающий в себя первое счетное устройство и электрический разъем, соединяющий выход измерительного преобразователя со входом первого счетного устройства съемного отсчетного блока, поставленная задача решается путем дополнительного введения генератора импульсов и дополнительного оснащения съемного отсчетного блока вторым счетным устройством, вход которого через электрический разъем соединяется с выходом генератора импульсов.

В электронном счетчике, содержащем измерительный преобразователь, установленный на транспортной единице, съемный отсчетный блок, включающий в себя первое счетное устройство и электрический разъем, соединяющий выход измерительного преобразователя и вход первого счетного устройства съемного отсчетного блока, поставленная задача может также решаться путем дополнительного введения измерителя скорости движения транспортной единицы и дополнительного оснащения съемного отсчетного блока вторым счетным устройством, вход которого через электрический разъем соединяется с выходом измерителя скорости движения транспортной единицы.

Заявляемый способ учета расхода электрической энергии на подвижном составе электрического транспорта отличается от известных тем, что на транспортной единице одновременно с формированием первого импульсного сигнала, характеризующего мощность, потребляемую тяговыми электродвигателями, дополнительно формируют второй импульсный сигнал с фиксированной частотой следования импульсов или с частотой следования, пропорциональной скорости движения транспортной единицы, а одновременно с подсчетом количества импульсов первой импульсной последовательности на транспортной единице осуществляют также подсчет количества импульсов второй импульсной последовательности, и далее в депо или в регистрационном пункте дополнительно осуществляют регистрацию количества подсчитанных импульсов второй импульсной последовательности и соответственно одновременно с данными о расходе электрической энергии получают и сопоставляют с нормативными величинами данные о времени движения или пройденном пути транспортной единицы.

Заявляемое устройство отличается от известного наличием вновь введенного генератора импульсов или датчика скорости движения транспортной единицы и введением в отсчетный блок второго отсчетного устройства, вход которого через электрический разъем соединен с выходом генератора импульсов или измерителя скорости транспортной единицы.

Сравнение заявляемого способа измерения с известными техническими решениями показывает, что учет времени движения или пройденного пути транспортной единицы одновременно с расходом электрической энергии как в счетчиках электроэнергии, так и в других областях техники ранее не использовались.

Вновь введенные операции предложенного способа - подсчет импульсов фиксированной частоты или выходных импульсов измерителя скорости одновременно с подсчетом выходных импульсов измерителя потребляемой электрической мощности на транспортной единице, а также последующая регистрация и сопоставление с нормативными величинами подсчитанных импульсов в депо или ином регистрационном пункте, проявляют новое свойство - позволяют без применения блокировки движения транспортной единицы получить объективные данные о достоверности результата измерения расхода электрической энергии.

Соответствующая реализация этого способа в устройстве, а именно применение генератора импульсов или измерителя скорости движения транспортной единицы, дополнительное введение в отсчетный блок второго счетного устройства, а также соединение входа второго счетного устройства с выходом генератора импульсов или измерителя скорости движения транспортной единицы, позволяет получить новое свойство - обеспечить достоверность регистрации расхода электрической энергии за счет одновременного контроля времени движения транспортной единицы или пройденного пути.

Раздельный подсчет и регистрация контролируемых параметров, а именно подсчет времени и пройденного пути (одновременно с подсчетом расхода электроэнергии) на транспортной единице, а регистрация - в депо или в ином регистрационном пункте, ранее в счетчиках электроэнергии и в других областях техники не использовались.

Ранее в счетчиках электроэнергии и в других областях техники не использовались также какие-либо устройства, позволяющие осуществить одновременный подсчет расхода электроэнергии и времени работы транспортной единицы или одновременный подсчет расхода электроэнергии и пути, пройденного транспортной единицей.

Генераторы импульсов, очевидно, ранее использовались в счетчиках электроэнергии, например, в качестве тактовых генераторов (см. например, патент США N 4663587, G 01 R 21/06, 1978 г.). Однако в заявленном техническом решении наличие генератора импульсов в совокупности с другими функциональными блоками и связями проявляет иное свойство, а именно - позволяет повысить достоверность регистрации расхода электрической энергии за счет дополнительной регистрации времени работы транспортной единицы.

Измеритель скорости движения транспортной единицы ранее в счетчиках электроэнергии не использовался.

Отсчетные блоки с двумя счетными устройствами ранее использовались в двухтарифных счетчиках электроэнергии (см., например, счетчик ЦЭ6807А-2). В заявленном техническом решении наличие в отсчетном блоке двух счетных устройств проявляет иное свойство, а именно - позволяет повысить достоверность регистрации расхода электрической энергии без введения блокировки движения транспортной единицы.

В заявляемых способе учета расхода электрической энергии и устройстве для его реализации, в депо или в ином регистрационном пункте одновременно с данными о расходе электрической энергии регистрируется продолжительность интервала времени, в течение которого отсчетный блок был подключен к счетчику электроэнергии или путь, пройденный транспортной единицей за время этого подключения.

Поскольку электрический транспорт движется по вполне определенному расписанию, а длины маршрутов заранее известны, сопоставление данных о времени или пройденном пути с путевым листом водителя позволяет объективно оценить, действительно ли на протяжении всей рабочей смены водитель подключал отсчетный блок к счетчику электроэнергии. Благодаря этому обеспечивается подтверждение достоверности зарегистрированных данных о расходе электроэнергии.

При этом блокировка движения транспортной единицы не используется. Поэтому любые отказы счетчика электроэнергии не приводят к остановке транспортной единицы, т.е. ее эксплуатационная надежность не снижается.

Кроме того, перегон транспортной единицы возможен без применения перегонщиками дополнительных отсчетных блоков, что повышает удобство эксплуатации счетчика электроэнергии и снижает его стоимость.

Все это в совокупности и обеспечивает решение поставленной задачи.

На чертеже представлена функциональная схема электронного счетчика, реализующего предложенный способ учета расхода электрической энергии.

Электронный счетчик электроэнергии содержит измерительный преобразователь 1, установленный на транспортной единице, съемный отсчетный блок 2, включающий в себя первое 3 и второе 4 счетные устройства, блок 5, выполненный в виде генератора импульсов или измерителя скорости движения транспортной единицы, и электрический разъем 6, соединяющий выходы измерительного преобразователя 1 и блока 5 со входами соответственно первого 3 и второго 4 счетных устройств.

Измерительный преобразователь 1 может содержать перемножитель входных сигналов напряжения и тока нагрузки 7, построенный, например, по схеме время-импульсного преобразователя или на микросхеме К525ПС2, и преобразователь напряжения в частоту 8, выполненный, например, на микросхеме КР1108ПП1. В качестве датчика тока нагрузки при этом может быть использован шунт штатного амперметра трамвая или троллейбуса.

В качестве счетных устройств 3, 4 съемного отсчетного блока 2 могут быть использованы шаговые двигатели с роликовыми счетными механизмами или микросхемы счетчиков с энергонезависимой памятью и, в общем случае, с элементами индикации, например типа КР558ХП1 с вакуумно-люминесцентным индикатором.

Блок 5 в виде генератора импульсов может содержать последовательно соединенные кварцевый генератор и делитель частоты, выполненные, например, на микросхеме К176ИЕ12.

Другой вариант исполнения блока 5 - измеритель скорости движения транспортной единицы - может быть реализован в виде индукционного датчика, фиксирующего скорость вращения вала тягового электродвигателя или колеса транспортной единицы. В качестве этого измерителя может быть также использован штатный датчик спидометра трамвая или троллейбуса.

Сущность предложенного способа учета расхода электрической энергии поясним на примере работы реализующего его устройства.

Электронный счетчик электроэнергии работает следующим образом.

В начале рабочей смены водитель получает съемный отсчетный блок 2 и устанавливает его на транспортной единице в разъем 6. При этом входы счетных устройств 3, 4 подключаются соответственно к выходам измерительного преобразователя и блока 5, выполненного, в частности, в виде генератора импульсов.

Напряжение в контактной сети и ток, потребляемый тяговыми электродвигателями, при помощи перемножителя 7 преобразуются в сигнал электрической мощности. Далее этот сигнал преобразователем напряжения в частоту 8 преобразуется в частотно-модулированный импульсный сигнал, поступающий на вход первого счетного устройства 3. Подсчитанное первым счетным устройством 3 количество импульсов этого частотно-модулированного сигнала пропорционально расходу электрической энергии.

Одновременно блок 5 (генератор импульсов) формирует импульсы с фиксированным периодом следования, например 1 с. Эти импульсы подсчитываются вторым счетным устройством 4.

Поэтому на протяжении всего интервала времени, когда отсчетный блок 2 подключен к разъему 6, производится одновременный подсчет импульсов электрической мощности (расхода электроэнергии) и импульсов фиксированной частоты (меток времени).

В итоге, после окончания рабочей смены, когда водитель снимает отсчетный блок с транспортной единицы и передает его в депо или в иной регистрационный пункт, в первом счетном устройстве 3 оказывается накопленная информация о расходе электрической энергии, а во втором счетном устройстве 4 - информация о времени работы счетчика (времени движения транспортной единицы с подключенным отсчетным блоком).

Полученные данные о расходе электроэнергии и времени работы водителя на линии регистрируются диспетчером (учетчиком) визуально или с помощью ЭВМ (в зависимости от конструктивного исполнения отсчетного блока).

Поскольку время работы на линии маршрутной транспортной единицы заранее известно, диспетчер (учетчик) путем сравнения этого времени с данными второго счетного устройства 4 имеет возможность объективно убедиться в том, что водитель на протяжении всей рабочей смены работал с подключенным отсчетным блоком 2, и соответственно показания первого счетного устройства 3 о величине расхода электроэнергии являются достоверными.

Аналогичным образом при реализации блока 5 в виде измерителя скорости транспортной единицы во втором счетном устройстве 4 оказывается зафиксированной информация о величине пути, пройденном транспортной единицей. Поскольку длины маршрутов электротранспорта известны, диспетчер (учетчик) на основании показаний второго счетного устройства 4 также может убедиться в достоверности полученных данных о расходе электроэнергии.

Таким образом, в предложенном способе учета расхода электрической энергии и электронном счетчике для его реализации достигается высокая достоверность учета без применения блокировки движения транспортной единицы. При этом обеспечивается удобство в эксплуатации и более низкая стоимость счетчика электроэнергии без снижения эксплуатационной надежности транспортной единицы.

Одновременно, благодаря регистрации времени работы и пройденного пути, обеспечивается возможность контроля регулярности движения маршрутных транспортных единиц.

Источники информации
1. Счетчик типа СКФТ-604. ТУ 25.01.1012 - 76.

2. Патент РФ N 1492293, кл. G 01 R 11/02, 1986.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для учета расхода электрической энергии в процессе эксплуатации электрического транспорта. Для решения поставленной задачи в съемном отсчетном устройстве одновременно с данными о расходе электроэнергии фиксируются данные о времени движения транспортной единицы или пройденном пути, которые сопоставляются с нормативными величинами в депо или регистрационном пункте. Технический результат - высокая достоверность, снижение стоимости, удобство в эксплуатации. 3 с.п.ф-лы, 1 ил.

1. Способ учета расхода электрической энергии на подвижном составе электрического транспорта путем измерения электрической мощности, потребляемой тяговыми электродвигателями транспортной единицы, преобразования сигнала электрической мощности в первый импульсный сигнал с частотой следования импульсов, пропорциональной электрической мощности, подсчета количества этих импульсов на транспортной единице, а также последующего получения данных о расходе электрической энергии путем регистрации подсчитанного количества импульсов в депо или в регистрационном пункте, отличающийся тем, что одновременно с формированием первого импульсного сигнала дополнительно формируют второй импульсный сигнал с фиксированной частотой следования импульсов или с частотой следования, пропорциональной скорости движения транспортной единицы, одновременно с подсчетом количества импульсов первой импульсной последовательности на транспортной единице осуществляют также подсчет количества импульсов второй импульсной последовательности, а в депо или в регистрационном пункте дополнительно осуществляют регистрацию количества подсчитанных импульсов второй импульсной последовательности и, соответственно, одновременно с данными о расходе электрической энергии получают и сопоставляют с нормативными величинами данные о времени движения или пройденном пути транспортной единицы. 2. Электронный счетчик для реализации способа учета расхода электрической энергии на подвижном составе электрического транспорта по п.1, содержащий измерительный преобразователь, установленный на транспортной единице, съемный отсчетный блок, включающий в себя первое счетное устройство и электрический разъем, соединяющий выход измерительного преобразователя и вход первого счетного устройства съемного отсчетного блока, отличающийся тем, что в него дополнительно введен генератор импульсов, а съемный отсчетный блок дополнительно снабжен вторым счетным устройством, вход которого через электрический разъем соединен с выходом генератора импульсов. 3. Электрический счетчик для реализации способа учета расхода электрической энергии на подвижном составе электрического транспорта по п.1, содержащий измерительный преобразователь, установленный на транспортной единице, съемный отсчетный блок, включающий в себя первое счетное устройство и электрический разъем, соединяющий выход измерительного преобразователя и вход первого счетного устройства съемного отсчетного блока, отличающийся тем, что в него дополнительно введен измеритель скорости движения транспортной единицы, а съемный отсчетный блок дополнительно снабжен вторым счетным устройством, вход которого через электрический разъем соединен с выходом измерителя скорости движения транспортной единицы.