СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ В ДВУХПРОВОДНЫХ СЕТЯХ С ЗАЩИТОЙ ОТ ХИЩЕНИЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 2006 года по МПК G01R11/24 

Предлагаемый способ и устройство относится к электроизмерительной технике и могут быть использованы для измерения электрической энергии в цепях переменного тока для целей коммерческого учета и обнаружения факта и вида хищения электроэнергии.

До настоящего времени основным средством измерения электрической энергии у однофазных потребителей являются индукционные счетчики, содержащие преобразователь мощности во вращательное движение подвижной системы и счетчик числа оборотов, причем цепи тока и напряжения преобразователя включены соответственно последовательно с прямым (фазным) проводом и параллельно цепи нагрузки. Эти счетчики чувствительны к направлению мощности и при отсутствии стопора обладают свойством реверсивности. Показание такого счетчика можно уменьшить, заставив диск вращаться в другую сторону (Седов П.Г. Счетчики электрической энергии. - М.-Л.: ГЭИ, 1933).

Известно также большое количество счетчиков электрической энергии статической системы, содержащих преобразователи тока и напряжения, преобразователи мощности в частоту импульсного сигнала и счетчик импульсов с отсчетным устройством. Преобразователь тока нагрузки этих счетчиков включен на ток одного, как правило, прямого (фазного) провода нагрузки, а преобразователь мощности в частоту импульсного сигнала работоспособен только для одного направления мощности нагрузки (авт. свид. СССР №1129526, G 01 R 11/00, 1984).

Недостатком этого способа и устройств, его реализующих, является низкая защищенность результата измерения. Поскольку для построения нереверсивных электронных счетчиков электрической энергии используют однополярное преобразование мощности в частоту импульсного электрического сигнала, то при изменении направления тока это преобразование прекращается, в индукционных счетчиках при этом изменяется направление вращательного движения. У потребителя энергии имеется возможность создать такие режимы работы счетчика подключением индукционных закороток, чтобы приостановить накопление показаний измеренной энергии или даже уменьшить это показание.

У индивидуальных домовладельцев в большом ходу так называемые «отмотчики», изменяющие направление счета. Кроме того, в трех фазных цепях с заземленной нейтралью имеется возможность использовать искусственно или естественно заземленные предметы в качестве обратного провода. В этом случае серийно выпускаемый счетчик эту часть однофазной нагрузки не учитывает.

Известные способ и устройство измерения электрической энергии в двухпроводных сетях в защитой от хищений (патент РФ №2077062, G 01 R 22/00, 20/02), в которых формируют сигнал мгновенной мощности тока фазного провода, формируют сигнал мгновенной мощности тока нулевого провода, определяют модуль разности этих сигналов, определяют модуль суммы этих сигналов, формируют сигнал мощности нагрузки в виде суммы модулей разности мгновенных мощностей токов фазного и нулевого проводов и модулей суммы мгновенных мощностей указанных токов, полученный сигнал преобразуют в частоту импульсов и подают на индикацию.

Недостатком данных способа и устройства является слабая защита результата измерения от хищения электроэнергии, так как они не предусматривают возможности установления вида хищения, примененного недобросовестным потребителем, и не защищают от такого распространенного среди индивидуальных застройщиков вида хищения, как подключение нагрузки между счетчиком и вводом в строение.

Известны также способы и устройства измерения электрической энергии в двухпроводных сетях с защитой от хищения (патенты РФ №2087918, 2212673; авт. свид. СССР №1580259; патент Германии №2227846 и другие).

Из известных способов и устройств наиболее близким к предлагаемым является «Способ измерения электрической энергии в двухпроводных сетях с защитой от хищений и устройство для его осуществления» (патент РФ №2212673, G 01 R 11/24, 2001), которые и выбраны в качестве базовых объектов.

Указанные способ и устройство основаны на формировании сигналов мгновенной мощности токов нулевого провода и токов фазового провода, замеренных до и после ввода в строение питающей линии, математической обработке этих сигналов, сравнении величин полученных сигналов, причем для вычисления потребленной электроэнергии выбирают наибольшую из них, а по соотношению величин всех полученных сигналов судят о виде хищения.

Базовые технические решения обеспечивают дальнейшее совершенствование защиты результата измерения потребляемой электроэнергии от недобросовестного потребителя, обеспечивают измерение потребляемой электроэнергии в полном объеме, а также достигают возможности контролирующим организациям выявлять наличие хищения и вид хищения. Но не позволяют это делать с высокой достоверностью и надежностью.

Технической задачей изобретения является повышение достоверности и надежности дистанционного измерения потребляемой электроэнергии и выявления контролирующей организацией наличия, вида и времени хищения путем использования радиоканала и сложных сигналов с фазовой манипуляцией.

Поставленная задача решается тем, что в способе измерения электрической энергии в двухпроводных сетях, заключающемся в формировании сигналов мгновенной мощности токов фазного и нулевого проводов, математической обработке этих сигналов и сравнении результатов обработки, по которым судят о факте хищения и о количестве потребленной энергии, при этом формируют сигнал мгновенной мощности тока фазного провода, измеренного до ввода в строение, сравнивают величины полученных сигналов, выбирают наибольшую из них и используют для вычисления потребленной электроэнергии, а по соотношению величин всех полученных значений мгновенных мощностей судят о виде хищения, формируют модулирующий код, содержащий код потребителя, количество потребленной электроэнергии, вид и время хищения, манипулируют по фазе гармоническое колебание в соответствии с модулирующим кодом, усиливают по мощности сформированный сложный сигнал с фазовой манипуляцией, излучают его в эфир, на пункте контроля осуществляют поиск сигналов в заданном диапазоне частот путем перестройки частоты гетеродина, преобразуют по частоте принимаемый сигнал, удваивают его фазу, измеряют ширину спектра принимаемого сигнала на основной и удвоенной промежуточной частоте, сравнивают их между собой и в случае значительного отличия устанавливают факт обнаружения сложного сигнала с фазовой манипуляцией, перемножают обнаруженный сложный сигнал с фазовой манипуляцией на промежуточной частоте с опорным напряжением промежуточной частоты, выделяют низкочастотное напряжение, пропорциональное модулирующему коду, регистрируют его и одновременно перемножают с принимаемым сложным сигналом с фазовой манипуляцией на промежуточной частоте, выделяют гармоническое колебание и используют его в качестве опорного напряжения.

Поставленная задача решается тем, что устройство для измерения электрической энергии в двухпроводных сетях с защитой от хищения, содержащее датчик тока нулевого провода, выход которого подключен к первому входу первого перемножителя, датчик тока фазного провода, выход которого подключен к первому входу второго перемножителя, дополнительный датчик тока фазного провода, включенный в фазный провод до ввода двухпроводной питающей сети в строение и дополнительный перемножитель, при этом вторые входы первого и второго перемножителей соединены с выходом датчика напряжения нагрузки, выходы перемножителей соединены с соответствующими входами блока математической обработки сигналов датчиков, первый выход которого соединен с индикатором результата измерений, выход дополнительного датчика тока фазного провода соединен с первым входом дополнительного перемножителя, второй вход которого подключен к выходу датчика напряжения нагрузки, выход дополнительного перемножителя соединен с соответствующим входом блока математической обработки сигналов датчиков, второй выход которого подключен ко входу блока дистанционной передачи информации, снабжено пунктом контроля, состоящим из последовательно включенных приемной антенны, усилителя высокой частоты, смесителя, второй вход которого через гетеродин соединен с выходом блока поиска, усилителя промежуточной частоты, удвоителя фазы, второго анализатора спектра, блока сравнения, второй вход которого через первый анализатор спектра соединен с выходом усилителя промежуточной частоты, порогового блока, второй вход которого через линию задержки соединен с его выходом, ключа, второй вход которого соединен с выходом усилителя промежуточной частоты, первого перемножителя, второй вход которого соединен с выходом фильтра нижних частот, узкополосного фильтра, второго перемножителя, второй вход которого соединен с выходом ключа, фильтра нижних частот и блока регистрации, причем управляющий вход блока поиска соединен с выходом порогового блока, блок дистанционной передачи информации выполнен в виде последовательно подключенных к второму выходу блока математической обработки сигналов датчиков формирователя модулирующего кода, фазового манипулятора, второй вход которого соединен с выходом генератора высокой частоты, усилителя мощности и передающей антенны.

Структурная схема устройства, реализующего предложенный способ, представлена на фиг.1 и 2. Структурная схема пункта контроля представлена на фиг.3. Временные диаграммы, поясняющие работу пункта контроля, изображены на фиг.4.

Устройство, реализующее предлагаемый способ, содержит датчик 1 тока фазного провода, датчик 2 тока нулевого провода, датчик 3 тока фазного провода, включенного в фазный провод до ввода в строение, датчик 4 напряжения нагрузки, включенный параллельно нагрузке 5. Датчик 3 устанавливают на воздушной линии так, чтобы его можно было видеть с улицы. Выходы датчиков 1, 2, 3 соединены с первыми входами перемножителей 6, 7, 8, на вторые входы которых заведен сигнал с выхода датчика 4 напряжения. Выходы перемножителей 6, 7, 8 соединены с соответствующими входами блока 9 математической обработки, а соответствующие выходы блока 9 математической обработки соединены с индикатором 10 и блоком 11 дистанционной передачи информации.

При этом блок 11 дистанционной передачи информации выполнен в виде последовательно подключенных к второму выходу блока 9 математической обработки формирователя 12 модулирующего кода, фазового манипулятора 14, второй вход которого соединен с выходом генератора 13 высокой частоты, усилителя 15 мощности и передающей антенны 16.

Пункт контроля содержит последовательно включенные приемную антенну 17, усилитель 18 высокой частоты, смеситель 19, второй вход которого через гетеродин 21 соединен с выходом блока 20 поиска, усилитель 22 промежуточной частоты, удвоитель 25 фазы, второй анализатор 26 спектра, блок 27 сравнения, второй вход которого через первый анализатор 24 спектра соединен с выходом усилителя 22 промежуточной частоты, пороговый блок 28, второй вход которого через линию 29 задержки соединен с его выходом, ключ 30, второй вход которого соединен с выходом усилителя 22 промежуточной частоты, первый перемножитель 32, второй вход которого соединен с выходом фильтра 35 нижних частот, узкополосный фильтр 34, второй перемножитель 33, второй вход которого соединен с выходом ключа 30, фильтр 35 нижних частот и блок 36 регистрации. Управляющий вход блока 20 поиска соединен с выходом порогового блока 28. Анализаторы 24 и 26 спектра, удвоитель 25 фазы, блок 27 сравнения, пороговый блок 28 и линия 29 задержки образуют обнаружитель (селектор) 23 фазоманипулированного (ФМн) сигнала. Перемножители 32 и 33, узкополосный фильтр 34 и фильтр 35 нижних частот образуют демодулятор 31 ФМн-сигнала.

Заявляемое устройство работает следующим образом.

Датчики 1, 2, 3 токов формируют сигналы, пропорциональные току нулевого провода и токам в фазном проводе до ввода в строение и после ввода в строение. Из этих сигналов, а также из выходного сигнала датчика 4 напряжения с помощью перемножителей 6, 7, 8 формируются сигналы мгновенной мощности токов нулевого провода и фазного провода, замеренного в разных местах. Блок 9 математической обработки, который может быть спроектирован на базе любого микропроцессора, сигналы от перемножителей 6, 7, 8 переводит в цифровой код, анализирует значения мгновенных мощностей, выбирает перемножитель, от которого поступает в данный момент наибольший по модулю сигнал, проводит суммирование сигналов от выбранного перемножителя для определения количества потребленной электроэнергии. Одновременно блок 9 математической обработки проводит анализ соотношений величин сигналов от перемножителей 6, 7, 8 и в соответствии с той или иной комбинацией величины этих сигналов выводит на соответствующий выход сигнала о том или ином виде хищения. Сигналы о потребленной электроэнергии, а также сигналы о виде хищения и времени фиксации факта хищения поступают на индикатор 10, который высвечивает названную информацию, а также на блок 11 дистанционной передачи информации.

Различные схемы хищений приведены на фиг.2. Комбинации сигналов на входе блока 9 математической обработки, соответствующие видам хищения, приведены в таблице.

Позиция 1 таблицы соответствуют случаю, когда хищения отсутствуют, токи в фазном и нулевом проводах соответствуют норме, сигналы от всех датчиков равны.

Позиция 2 таблицы соответствует случаю, когда идет хищение электроэнергии за счет скрытого подключения Rн-1 между вводом в строение и счетчиком. При этом ток протекает по цепи: фазный привод, датчик 3, Rн-1, датчик 1, нагрузка 5, датчик 2, нулевой провод. При этом через датчик 3 протекает больший по величине ток, чем через датчики 1 и 2. Поэтому блок 9 математической обработки для подсчета потребленной энергии выбирает канал датчика 3 с перемножителем 6, а также на соответствующем выходе выставляет код упомянутого вида хищения.

Позиция 3 таблицы соответствует случаю, когда имеет место хищение путем заземления нагрузки (подключение Rн-2, фиг.2) либо появился ток утечки на землю более 25 мА в результате неисправности электропроводки. Можно показать аналогично предыдущему случаю, что через датчик 3 протекает ток большей величины, чем через датчики 1 и 2. Для подсчета потребленной электроэнергии используется сигнал канала датчика 3. Комбинация величин сигналов датчиков 1, 2, 3 будет другая и индикация об этом виде хищения или неисправности появится на другом выходе блока 9 математической обработки.

Позиция 4 таблицы соответствует случаю, когда имеет место хищение электроэнергии со сменой фаз до счетчика и заземление нагрузки подключением Rн-3 (фиг.2). Теперь большую величину будет иметь токи в цепи датчиков 2 и 3, которая будет использована блоком 9 математической обработки для подсчета потребной электроэнергии, а комбинация величин сигналов датчиков 1, 2, 3 активизирует соответствующий выход блока 9 математической обработки.

Позиция 5 таблицы соответствует случаю, когда подключенные электроприборы неисправны, и имеет место ток утечки (условно Rн-4, фиг.2). Для учета потребленной мощности используется сигнал датчика 1 или 3, индикация вида хищения на соответствующем выходе блока 9 математической обработки.

Позиция 6 таблицы соответствует случаю, когда имеет место шунтирование, обрыв, короткое замыкание подводящих проводов от датчика 3. Теперь сигнал от датчика 3 меньше по величине сигналов датчиков 1 и 2. Такая комбинация сигналов датчиков вызывает сигнал на соответствующем выходе блока 9 математической обработки, для учета потребленной энергии используется сигнал датчиков 1 или 2.

Кроме того, при использовании устройства типа «отмотчик» количество «смотанной» электроэнергии автоматически учитывается как потребленное, так как суммирование происходит по модулю мгновенной мощности и не зависит от направления тока.

Таким образом, все наиболее распространенные виды хищения не только учитывается счетчиком, но и определяются по видам. Количество потребленной электроэнергии и вид хищения, а также время хищения высвечиваются на индикаторе 10. С помощью блока 11 дистанционной передачи информации имеется возможность считывать вышеназванные данные независимо от желания потребителя и не входя в помещение. Формирователь 12 формирует модулирующий код M(t) (фиг.4,а), содержащий код потребителя, количество потребленной электроэнергии, вид и время хищения. Данный модулирующий код поступает на первый вход фазового манипулятора 14, на второй вход которого подается гармоническое колебание с выхода генератора 13 высокой частоты (фиг.4, б).

где U_с, ω_с, ϕ_с, Т_с - амплитуда, несущая частота, начальная фаза и длительность гармонического колебания.

На выходе фазового манипулятора 14 образуется сложный сигнал с фазовой манипуляцией (ФМн) (фиг.4, в)

где ϕ_k(t)={0,π} - манипулируемая составляющая фазы, отображающая закон фазовой манипуляции в соответствии с модулирующим кодом M(t), причем ϕ_k(t)=const при kτ_э<t<(k+1)τ_э и может изменяться скачком при t=kτ_Э, т.е. на границах между элементарными посылками (k=1, 2,..., Т-1);

τ_Э, N - длительность и количество элементарных посылок, из которых составлен сигнал длительностью Т_с(Т_с=Nτ_Э), N=g+l+m+n,

g - количество элементарных посылок, которые отображают код потребителя;

l - количество элементарных посылок, которые отображают количество потребленной энергии;

m - количество элементарных посылок, которые отображают вид хищения;

n - количество элементарных посылок, которые отображают время хищения,

который после усиления в усилителе 15 мощности излучается передающей антенной в эфир.

На пункте контроля поиск ФМн-сигналов в заданном диапазоне частот Дf осуществляется с помощью блока 20 поиска, который периодически с периодом Т_п по пилообразному закону изменяет частоту гетеродина 21

где U_г, ω_г, ϕ_г - амплитуда, начальная частота и начальная фаза напряжения гетеродина;

- скорость перестройки частоты гетеродин.

Принимаемый сложный ФМн-сигнал u₁(t) (фиг.4,в) с выхода приемной антенны 17 через усилитель 18 высокой частоты поступает на первый вход смесителя 19, на второй вход которого подается напряжение гетеродина u_г(t). На выходе смесителя 19 образуются напряжения комбинационных частот. Усилителем 22 выделяется напряжение промежуточной (разностной) частоты

где

K₁ - коэффициент передачи смесителя;

ω_пр=ω_с-ω_г - промежуточная частота; ϕ_пр=ϕ_с-ϕ_г,

которое представляет собой сложный сигнал с комбинированной фазовой манипуляцией и линейной частотной модуляцией (ФМн-ЛЧМ).

Это напряжение поступает на вход обнаружителя (селектора) 23, который состоит из анализаторов спектра 24 и 26, удвоителя 25 фазы, блока 27 сравнения. Порогового блока 28 и линии 29 задержки.

На выходе удвоителя 25 фазы, в качестве которого может быть использован перемножитель, на два входа которого подается одно и то же напряжение u_пр(t), образуется напряжение

где

К₂ - коэффициент передачи перемножителя;

Так как 2ϕ_k(t)={0,2π}, то в указанном напряжении манипуляция фазы уже отсутствует.

Ширина спектра Δf₂ второй гармоники сигнала определяется длительностью Т_c сигнала (Δf₂=1/Т_с), тогда как ширина спектра Δf_c входного ФМн-сигнала определяется длительностью τ_Э его элементарных посылок (Δf_c=1/τ_Э), т.е. ширина спектра Δf₂ второй гармоники сигнала в N раз меньше ширины спектра Δf_c входного сигнала (Δf_c/Δf₂=N).

Следовательно, при удвоении фазы ФМн-сигнала его спектр «сворачивается» в N раз. Это и позволяет обнаруживать (отселектировать) ФМн-сигнал даже тогда, когда его мощность на входе приемника меньше мощности помех и шумов.

Ширина спектра Δf_c входного ФМн-сигнала измеряется с помощью анализатора спектра 24, а ширина спектра Δf₂ второй гармоники сигнала измеряется с помощью анализатора спектра 26.

Напряжения U_I и U_II, пропорциональные Δf_c и Δf₂, соответственно с выходов анализаторов 24 и 26 поступают на два входа блока 27 сравнения, образуется положительное напряжение, которое превышает пороговый уровень U_пор в пороговом блоке 28. Пороговый уровень U_пор выбирается таким, чтобы его не превышали случайные помехи.

При превышении порогового уровня U_пор в пороговом блоке 28 формируется постоянное напряжение, которое поступает на управляющий вход блока 20 поиска, выключая его, на управляющий вход ключа 30, открывая его.

При прекращении перестройки частоты гетеродина 21 усилителем 22 промежуточной частоты выделяется следующее напряжение (фиг.4, г)

которое через открытый ключ 30 поступает на вход демодулятора ФМн-сигнала 31, который состоит из перемножителей 32 и 33, узкополосного фильтра 34 и фильтра 35 нижних частот.

Необходимым условием работы демодулятора ФМн-сигнала является наличие опорного напряжения, имеющего постоянную начальную фазу и частоту, равную частоте ФМн-сигнала.

В предлагаемом демодуляторе опорное напряжение выделяется непосредственно из ФМн-сигнала.

В настоящее время разработан ряд оригинальных устройств (схемы Пистолькорса А.А., Сифорова В.И., Травина Г.А., Костаса Д.Ф.), в которых опорное напряжение, необходимое для синхронного детектирования принимаемого ФМн-сигнала, выделяется из самого принимаемого ФМн-сигнала. Однако этим устройствам присуще явление «обратной работы», которое значительно снижает достоверность выделения модулирующего кода из принимаемого ФМн-сигнала.

Предлагаемый демодулятор ФМн-сигналов свободен от явления «обратной работы». ФМн-сигнал u_пр1(t) промежуточной частоты с выхода усилителя 22 промежуточной частоты через открытый ключ 30 одновременно поступает на первые входы перемножителей 32 и 33. На второй вход перемножителя 33 с выхода узкополосного фильтра 34 подается опорное напряжение (фиг.4, д)

В результате перемножения образуется результирующее напряжение

где

Аналог модулирующего кода (фиг.4, е)

выделяется фильтром 35 нижних частот и регистрируется блоком 36 регистрации. Одновременно напряжение u_н(1) подается на второй вход перемножителя 32, на выходе которого образуется гармоническое колебание

где

Это колебание выделяется узкополосным фильтром 34, используется в качестве опорного напряжения и подается на второй вход перемножителя 33.

Время задержки τ_з линии 29 задержки выбирается таким, чтобы можно было зарегистрировать аналог модулирующего кода. По истечении этого времени напряжение с выхода линии 29 задержки поступает на управляющий вход порогового блока 28 и сбрасывает его содержимое на нулевое значение. При этом ключ 30 закрывается, а блок 20 поиска переводится в режим поиска.

При обнаружении следующего ФМн-сигнала работа устройства происходит аналогичным образом.

Устройство обнаруживает все наиболее распространенные виды хищений, обнаруживает такой вид хищения, как подключение нагрузки между вводом в строение и счетчиком, обнаруживает неисправность устройств у потребителя, учитывает всю потребляемую энергию независимо от вида хищения.

Таким образом, предлагаемые способ и устройство по сравнению с базовыми объектами обеспечивает повышение достоверности и надежности дистанционного измерения потребляемой электроэнергии и выявления контролируемой организацией наличия, вида и времени хищения. Это достигается использованием радиоканала и сложных сигналов с фазовой манипуляцией. Каждый потребитель имеет свой код и работает на определенной частоте. При этом сложные сигналы с фазовой манипуляцией обладают также высокой энергетической скрытностью.

Энергетическая скрытность данных сигналов обусловлена их высокой сжимаемостью во времени и по спектру при оптимальной обработке, что позволяет снизить мгновенную излучаемую мощность. В следствие этого сложный сигнал в точке приема может оказаться замаскированным шумами и помехами. Причем энергия сложного сигнала с фазовой манипуляцией отнюдь не мала, она просто распределена по частотно-временной области так, что в каждой точке этой области мощность сигнала меньше мощности шумов и помех.

Структурная скрытность сложных сигналов с фазовой манипуляцией обусловлена большим разнообразием их форм и значительными диапазонами изменений параметров, что затрудняет оптимальную или хотя бы квазиоптимальную обработку сложных сигналов априорно неизвестной структуры.

Сигналы со сложной структурой открывают новые возможности и в технике передачи сообщений. Указанные сигналы позволяют применять новый вид селекции - структурную селекцию. Это значит, что появляется новая возможность разделять сигналы, действующие в одной и той же полосе частот и в одни и те же промежутки времени. Принципиально можно отказаться от традиционного метода разделения рабочих частот используемого диапазона между различными потребителями и селекцией их на пункте контроля с помощью частотных фильтров. Его можно заменить новым методом, основанным на одновременной работе каждого потребителя во всем диапазоне частот сигналами со сложной структурой с выделением на пункте контроля радиоприемным устройством сигнала необходимого потребителя посредством его структурной селекции.

Сложный сигнал с фазовой манипуляцией благодаря своим хорошим корреляционным свойствам может быть «свернут» в узкий импульс, длительность которого обратно пропорциональна используемой ширине полосы частот. Выбирая такую полосу частот, чтобы длительность «свернутого» импульса была меньше времени запаздывания, можно осуществлять раздельный прием импульсов, приходящих в точку приема различными путями, а суммируя их энергию, можно, кроме того, повысить помехоустойчивость и достоверность приема сложных сигналов с фазовой манипуляцией.

Свертка спектра сложного ФМн-сигнала позволяет также обнаружить его и отселектировать на фоне других сигналов и помех.

Таблица
Способ измерения электрической энергии в двухпроводных сетях с защитной от хищения и устройство для его осуществления№ п/пОбозначениеВид подключение нагрузкиСоотношение мощностейРабочий датчик1R_ННормальное подключениеP₁=Р₂-P₃Любой2R_H-1Скрытое подключение до счетчикаP₃>P₁=P₂33R_Н-2Скрытое подключение до счетчика либо утечка на землюP₃>P₁=Р₂34R_H-3Заземление нагрузки со сменой фазы либо утечка на землюP₁<P₂=P₃2 или 35R_Н-4Заземление нагрузки либо утечка на землюР₂<P₁=P₃1 или 36 Шунтирование, обрыв, короткое замыкание подводящих проводов внешнего датчика токаP₃<P₁=P₂1 или 2Примечания: R_H - штатное подключение нагрузки;
Включение нагрузки с целью хищения:
R_H-1 - скрытое подключение до счетчика;
R_H-2 - скрытое подключение до счетчика с
заземлением нагрузки;
R_H-3 - подключение нагрузки с заземлением
и переполюсовкой фаз;
R_H-4 - подключение посредством заземления нагрузки.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для защиты от хищения электрической энергии в двухпроводных электрических сетях. Технический результат - повышение надежности. Для достижения данного результата формируют модулирующий код, содержащий код потребителя, количество потребленной электроэнергии, вид и время хищения, манипулируют по фазе гармоническое колебание в соответствии с модулирующим кодом. Сформированный сложный сигнал усиливают по мощности, излучают его в эфир. На пункте контроля осуществляют поиск сигналов в заданном диапазоне частот путем перестройки частоты гетеродина. Преобразуют по частоте принимаемый сигнал, удваивают его фазу, измеряют ширину спектра принимаемого сигнала на основной и удвоенной промежуточной частоте, сравнивают их между собой и в случае значительного отличия устанавливают факт обнаружения сложного сигнала с фазовой манипуляцией. 2 н.п. ф-лы, 1 табл., 4 ил.

1. Способ измерения электрической энергии в двухпроводных сетях с защитой от хищения, заключающийся в формировании сигналов мгновенной мощности токов фазного и нулевого проводов, математической обработки этих сигналов и сравнении результатов обработки, по которым судят о факте хищения и о количестве потребленной энергии, при этом формируют сигнал мгновенной мощности тока фазного провода, измеренного до ввода в строение, сравнивают величины полученных сигналов, выбирают наибольшую из них и используют для вычисления потребленной электроэнергии, а по соотношению величин всех полученных значений мгновенных мощностей судят о виде хищения, отличающийся тем, что формируют модулирующий код, содержащий код потребителя, количество потребленной электроэнергии, вид и время хищения, манипулируют по фазе гармоническое колебание в соответствии с модулирующим кодом, усиливают по мощности сформированный сложный сигнал с фазовой манипуляцией, излучают его в эфир, на пункте контроля осуществляют поиск сигналов в заданном диапазоне частот путем перестройки частоты гетеродина, преобразуют по частоте принимаемый сигнал, удваивают его фазу, измеряют ширину спектра принимаемого сигнала на основной и удвоенной промежуточной частоте, сравнивают их между собой и в случае значительного отличия устанавливают факт обнаружения сложного сигнала с фазовой манипуляцией, перемножают обнаруженный сложный сигнал с фазовой манипуляцией на промежуточной частоте с опорным напряжением промежуточной частоты, выделяют низкочастотное напряжение, пропорциональное модулирующему коду, регистрируют его и одновременно перемножают с принимаемым сложным сигналом с фазовой манипуляцией на промежуточной частоте, выделяют гармоническое колебание и используют его в качестве опорного напряжения.2. Устройство для измерения электрической энергии в двухпроводных сетях с защитой от хищений, содержащее датчик тока нулевого провода, выход которого подключен к первому входу первого перемножителя, датчик тока фазного провода, выход которого подключен к первому входу второго перемножителя, дополнительный датчик тока фазного провода, включенный в фазный провод до ввода двухпроводной питающей сети в строение и дополнительный перемножитель, при этом вторые входы первого и второго перемножителей соединены с выходом датчика напряжения нагрузки, выходы перемножителей соединены с соответствующими входами блока математической обработки сигналов датчиков, первый выход которого соединен с индикатором результата измерений, выход дополнительного датчика тока фазного провода соединен с первым входом дополнительного перемножителя, второй вход которого подключен к выходу датчика напряжения нагрузки, выход дополнительного перемножителя соединен с соответствующим входом блока математической обработки сигналов датчиков, второй выход которого подключен к входу блока дополнительной передачи информации, отличающееся тем, что оно снабжено пунктом контроля, состоящим из последовательно включенных приемной антенны, усилителя высокой частоты, смесителя, второй вход которого через гетеродин соединен с выходом блока поиска, усилителя промежуточной частоты, удвоителя фазы, второго анализатора спектра, блока сравнения, второй вход которого через первый анализатор спектра соединен с выходом усилителя промежуточной частоты, порогового блока, второй вход которого через линию задержки соединен с его выходом, ключа, второй вход которого соединен с выходом усилителя промежуточной частоты, первого перемножителя, второй вход которого соединен с выходом фильтра нижних частот, узкополосного фильтра, второго перемножителя, второй вход которого соединен с выходом ключа, фильтра нижних частот и блока регистрации, причем управляющий вход блока поиска соединен с выходом порогового блока, блок дистанционной передачи информации выполнен в виде последовательно подключенных к второму выходу блока математической обработки сигналов датчиков формирователя модулирующего кода, фазового манипулятора, второй вход которого соединен с выходом генератора высокой частоты, усилителя мощности и передающей антенны.