СПОСОБ ВЫЯВЛЕНИЯ НЕКОНТРОЛИРУЕМОГО ПОТРЕБЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ В ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СЕТИ 0,4 КВ Российский патент 2005 года по МПК G01R11/24 

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для оперативного выявления неконтролируемого потребления электроэнергии потребителями в электрических сетях 0,4 кВ.

Известен способ борьбы с хищениями электроэнергии, заключающийся в опломбировании клеммной крышки приборов учета электроэнергии и одного из проводников ввода в месте присоединения с одноименным фазным или нулевым проводником ответвления от воздушной линии (ВЛ) у изоляторов, прикрепленных на здании или трубостойке (патент RU 2000127320, кл. G 01 R 11/24, 2002).

Недостатками такого способа борьбы с хищениями электроэнергии являются: низкий уровень защиты проводов ВЛ от присоединения к ним потребителей; постоянный контроль за техническим состоянием пломб; невозможность оперативного выявления неконтролируемого потребления электроэнергии потребителями в линии электроснабжения, которое может быть обусловлено самовольным подключением потребителей в обход данного способа.

Известен способ измерения электрической энергии в двухпроводных сетях с защитой от хищений и устройство для его осуществления, включающий формирование суммарного сигнала из сигналов, пропорциональных соответственно разности и сумме токов фазного и нулевого проводов цепи нагрузки, формирование сигнала мощности из сигнала напряжения нагрузки и сигнала, характеризующего ток нагрузки, преобразование сигнала мощности нагрузки в сигнал тока или напряжения, преобразование его в частоту импульсного сигнала и последующий подсчет числа импульсов в качестве результата измерения. При этом преобразование в частоту импульсного сигнала выполнено независимым от направления мощности нагрузки (патент RU 2087918, кл. G 01 R 11/24, 1997).

Недостатками такого способа измерения электрической энергии с защитой от хищений и устройства, его реализующего, являются: невозможность защиты от хищений электроэнергии при несанкционированном подключении потребителей до устройства измерения электрической энергии; невозможность оперативного выявления неконтролируемого потребления электроэнергии в линии электроснабжения из-за потребителей, несанкционированно подключенных к ней.

Основной задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является повышение оперативности и избирательности выявления неконтролируемого потребления электроэнергии в линии электроснабжения, обусловленного несанкционированным подключением к ней потребителей электроэнергии.

Данный способ легко реализуем, если у потребителей электроэнергии вместо обычных счетчиков электроэнергии установлены абонентские контролирующие устройства, которые дистанционно управляются из центра по радиоканалу, могут измерять мгновенные значения напряжения и потребляемого тока нагрузки, вычислять по измеренным значениям потребляемую мощность, накапливать и хранить в памяти значения потребленной мощности, записывать в память мгновенные значения напряжения и тока по команде, переданной из центра управления (RU, патент 2193812, кл. H 02 J 13/00, G 01 R 21/00, 2002; RU, заявка 2000112242, кл. G 01 R 11/00, 2002).

Способ выявления неконтролируемого потребления электроэнергии в электрической сети напряжением 0,4 кВ основан на измерении напряжений по линии и токов нагрузок и заключается в сопоставлении результатов измерений и расчетов режимов работы электрической сети. Для этой цели в центре управления должны иметься математические модели всех разновидностей электрических сетей напряжением до 1 кВ, включающие схему электрической сети, номера узлов, длины участков и марки их проводов (жил кабелей), число фаз и марки нулевых проводов, места подключения нагрузок, а также данные питающей системы и понижающего трансформатора.

Расчетные значения напряжений получают с помощью электрической схемы замещения с учетом расстановки абонентских устройств, а также с помощью измеренных значений мощностей нагрузок.

На фиг.1 для примера приведена электрическая схема замещения воздушной линии с учетом расстановки абонентских устройств.

Математическую модель линии представляют системой узловых напряжений, имеющей вид для k-го узла:

где Y_kk - собственная проводимость узла k;

Y_kn - взаимная проводимость узлов k, n;

- напряжение узла k относительно узла 0;

- напряжение узла n относительно узла 0;

- задающий ток узла k;

q - число узлов в математической модели линии.

Представляют систему уравнений, записанных по методу узловых напряжений, в матричной форме типа:

где - квадратная матрица проводимостей;

- матрица-столбец узловых напряжений;

- матрица-столбец задающих токов.

Из центра передают по радиоканалу группе абонентских контролирующих устройств команду записи в память значений напряжений и токов нагрузок в определенный момент времени. Измеренные абонентскими устройствами значения напряжений и токов нагрузок далее считывают в ЭВМ, например, с помощью инфракрасного приемника-передатчика, которым оснащаются абонентские контролирующие устройства. Затем производят расчет на ЭВМ фазных напряжений U_ф.p.i во всех местах подключения нагрузок к линии. С этой целью решают систему линейных алгебраических уравнений методом Гаусса или с помощью обратной матрицы и получают расчетные значения напряжений в узлах линии. На следующем шаге определяют разность расчетного (при отсутствии неконтролируемого потребления электроэнергии) U_ф.p.i и измеренного значений напряжений U_ф.изм.i в каждом узле линии, обозначенную в дальнейшем ΔU_ф.нк. Определяют значения ΔU_ф.нк во всех узлах линии. В месте неконтролируемого потребления электроэнергии однофазными потребителями значение Δ_ф.нк достигает максимума. Указанное положение справедливо при равенстве коэффициентов мощности нагрузок cosϕ=const, что обычно имеет место у однофазных коммунально-бытовых потребителей.

С целью подтверждения вышеизложенного на фиг.2 приведены полученные путем моделирования кривые распределения ΔU_ф.нк по линии при различных значениях мощности неконтролируемого потребления электроэнергии Р_нк в узле 4. В узле неконтролируемого потребления электроэнергии достигается максимум разности U_ф.p.i и U_ф.изм.i. Этим подтверждается возможность выявления неконтролируемого потребления электроэнергии в сетях 0,4 кВ.

При выявлении неконтролируемого потребления электроэнергии в нескольких узлах линии определяют функции чувствительности. Функции чувствительности способа при выявлении неконтролируемого потребления электроэнергии в нескольких узлах линии определяют как отношение приращения ΔU_ф.нк к соответствующему приращению длины линии:

На фиг.3 приведены полученные путем моделирования кривые распределения ΔU_ф.нк и u по линии при неконтролируемом потреблении электроэнергии во 2, 4 и 6-м узлах линии. В узлах неконтролируемого потребления электроэнергии достигается максимум функции чувствительности u. Таким образом, подтверждается возможность выявления неконтролируемого потребления электроэнергии в нескольких узлах линии.

За счет перечисленной совокупности признаков предлагаемый способ обеспечивает большую оперативность и избирательность выявления неконтролируемого потребления электроэнергии в электрической сети напряжением 0,4 кВ, а также более надежен и прост в реализации, чем известные. Использование предложенного способа позволит решить проблему выявления неконтролируемого потребления электроэнергии в электрической сети 0,4 кВ и в результате снизить коммерческие потери электроэнергии.

Изобретение относится к измерительной технике приборостроения, а именно к технике определения неконтролируемого потребления электроэнергии. Технический результат - расширение функциональных возможностей. Для достижения данного результата нагрузку коммерческих потребителей подключают к линии электроснабжения через исполнительные абонентские устройства. Управление каждым из данных устройств осуществляется дистанционно по радиоканалу. Измеряют мгновенные значения напряжений и токов. По измеренным значениям вычисляют действующие значения напряжения и потребляемого тока нагрузки за период. Записывают их в память по передаваемой из центра по радиоканалу команде. При этом одновременно измеряют мгновенные значения напряжений и токов нагрузок во всех точках присоединения потребителей к линии электроснабжения. Вычисляют по измеренным значениям действующие значения напряжения и потребляемого тока нагрузки за период. Измеренные значения запоминают в памяти устройств. Считывают измеренные значения напряжений и токов нагрузок, вычисляют по измеренным значениям полные сопротивления нагрузок потребителей, выполняют расчет фазных напряжений во всех местах подключения нагрузок с использованием схемы замещения линии электроснабжения. Вычисляют разности рассчитанного и измеренного значений напряжений в каждом узле сети. Выявляют места неконтролируемого потребления электроэнергии по максимальным значениям разности рассчитанного и измеренного значений фазных напряжений и значения неконтролируемо потребляемой мощности. 3 ил.

Способ выявления неконтролируемого потребления электроэнергии в электрической сети 0,4 кВ, заключающийся в том, что нагрузку коммерческих потребителей подключают к линии электроснабжения через исполнительные абонентские устройства, которые управляются дистанционно по радиоканалу, могут измерять мгновенные значения напряжений и токов, вычислять по измеренным значениям действующие значения напряжения и потребляемого тока нагрузки за период, записывать их в память по передаваемой из центра по радиоканалу команде, отличающийся тем, что одновременно измеряют мгновенные значения напряжений и токов нагрузок во всех точках присоединения потребителей к линии электроснабжения, вычисляют по измеренным значениям действующие значения напряжения и потребляемого тока нагрузки за период, измеренные значения запоминают в памяти устройств, считывают измеренные значения напряжений и токов нагрузок, вычисляют по измеренным значениям полные сопротивления нагрузок потребителей, выполняют расчет фазных напряжений во всех местах подключения нагрузок с использованием схемы замещения линии электроснабжения, вычисляют разности рассчитанного и измеренного значений напряжений в каждом узле сети, выявляют места неконтролируемого потребления электроэнергии по максимальным значениям разности рассчитанного и измеренного значений фазных напряжений и значения неконтролируемо потребляемой мощности.