СПОСОБ УЧЕТА ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 2013 года по МПК G01R22/00 

Изобретение относится к электрическим измерениям и может быть использовано в устройствах учета электрической энергии.

Известно устройство учета электрической энергии, содержащее преобразователь электрической мощности в частоту импульсов, первое суммирующее устройство, ассоциативный генератор числоимпульсного кода, второе суммирующее устройство и индикатор, при этом вход указанного генератора подключен к выходу преобразователя электрической мощности в частоту импульсов, информационный выход - к входу второго суммирующего устройства, а выход изменения тарифа - к входу индикатора (Патент РФ №2019842, м. кл. G01R 22/00, опубл. 15.09.1994 [1]).

Недостатком устройства являются заниженные функциональные возможности, обусловленные тем, что учет электрической энергии происходит независимо от качества поставляемой электрической энергии. Одинаково учитывается как качественная, удовлетворяющая требованиям ГОСТ электрическая энергия, так и неудовлетворяющей им. Не осуществляется обнаружение, индикация, сигнализация и документирование наличия отклонений качества поставляемой электрической энергии от требований ГОСТ.

Наиболее близким к изобретению является устройство учета электрической энергии, содержащее преобразователь электрической мощности в частоту импульсов и последовательно соединенные суммирующее устройство и индикатор, а также ключ и блок управления, причем вход напряжения преобразователя электрической мощности в частоту импульсов соединен с первым и вторым входами блока управления, выход которого соединен с управляющим входом ключа, вход которого соединен с выходом преобразователя электрической мощности в частоту импульсов, а выход - с входом суммирующего устройства, блок управления содержит последовательно соединенные обнаружитель отклонения амплитуды напряжения поставляемой электрической энергии от требований ГОСТ, первый инвертор и первый вход элемента ИЛИ, выход которого является выходом блока управления, последовательно соединенные обнаружитель отклонения частоты напряжения поставляемой электрической энергии от требований ГОСТ, второй инвертор и второй вход элемента ИЛИ, первый и второй сигнализаторы и первое и второе регистрирующие устройства, причем входы первого сигнализатора и первого регистрирующего устройства соединены с выходом обнаружителя отклонения амплитуды напряжения поставляемой электрической энергии от требований ГОСТ, вход которого соединен с первым входом блока управления, входы второго сигнализатора и второго регистрирующего устройства соединены с выходом обнаружителя отклонения частоты напряжения поставляемой электрической энергии от требований ГОСТ, вход которого соединен со вторым входом блока управления (Винокуров В.И., Зыков В.Н., Способ учета электрической энергии и устройство для его осуществления, патент РФ на изобретение №2449297 от 27.04.2012 г. [2]).

Недостатком данного устройства является недостаточная степень информативности, так как диспетчеру для принятия решений не доводится информация о координатах устройства потребителя или группы потребителей и время начала отклонений параметров электрической энергии от заданных значений. Наличие данной информации позволить минимизировать потери связанные с поступлением электрической энергии с параметрами не соответствующим значениям ГОСТ.

Технической задачей изобретения является расширение информативности путем сообщения диспетчеру информации о координатах устройства учета электрической энергии и времени поступления электрической энергии с параметрами не соответствующим значениям ГОСТ.

Технический результат достигается устройством учета электрической энергии, содержащим преобразователь электрической мощности в частоту импульсов и последовательно соединенные суммирующее устройство и индикатор, а также ключ и блок управления, причем вход напряжения преобразователя электрической мощности в частоту импульсов соединен с первым и вторым входами блока управления, выход которого соединен с управляющим входом ключа, вход которого соединен с выходом преобразователя электрической мощности в частоту импульсов, а выход - с входом суммирующего устройства, блок управления содержит обнаружитель отклонения амплитуды напряжения, обнаружитель отклонения частоты напряжения, первый и второй инверторы элемент ИЛИ, первый и второй сигнализаторы и первое и второе регистрирующие устройства, причем первым и вторым входами блока управления являются соответственно вход обнаружителя отклонения амплитуды напряжения и обнаружителя отклонения частоты напряжения, выход которого соединен одновременно с входами второго инвертора, сигнализатора и регистрирующего устройства, выход обнаружителя отклонения амплитуды напряжения соединен одновременно с входами первого инвертора, сигнализатора и регистрирующего устройства, выход первого и второго инвертора соединены с первым и вторым входами элемента ИЛИ, выход которого, выходы обнаружителя отклонения амплитуды, обнаружителя отклонения частоты, являются соответственно первым, вторым и третьим выходами блока управления, дополнительно введен блок сигнализации и блок контроля диспетчера, первый и второй вход которого соединены соответственно со вторым и третьим выходами блока управления, а выход соединен по беспроводной связи с входом блока приема информации диспетчером, блок сигнализации содержит спутниковый приемник, электронные часы, первый и второй элементы И, блок памяти и передающее устройство, при этом первым и вторым входами блока сигнализации, являются первые входы соответственно первого и второго элементов И, вторые и третьи входы которых соединены соответственно с выходами спутникового приемника и электронных часов, выходы первого и второго элементов И соединены соответственно с первым и вторым входами блока памяти, выход которого соединен с входом передающего устройства, выход которого является выходом блока сигнализации, блок контроля диспетчера содержит последовательно соединенные приемное устройство, согласующее устройство и микроЭВМ, причем входом блока контроля диспетчера является приемное устройство.

Новыми элементами по устройству являются блок сигнализации и блок контроля диспетчера и связи между новыми и старыми элементами.

На фигуре представлена структурная схема устройства учета электрической энергии, где: 1 - преобразователь электрической мощности в частоту импульсов; 2 - суммирующее устройство; 3 - индикатор; 4 - ключ; 5 - блок управления; блок 6 сигнализации, блок 7 контроля диспетчера, 8 - обнаружитель отклонения амплитуды напряжения; 9 - обнаружитель отклонения частоты напряжения; 10, 11 - инверторы; 12 - элемент ИЛИ; 13, 14 - сигнализаторы; 15, 16 - регистрирующие устройства.

Обнаружитель 8 отклонения амплитуды напряжения и обнаружитель 9 отклонения частоты напряжения, определяют отклонения параметров электроэнергии относительно заданных значений ГОСТ.

Устройство учета электрической энергии содержит преобразователь 1 электрической мощности в частоту импульсов, последовательно соединенные суммирующее 2 устройство и индикатор 3, а также ключ 4 и блок управления 5, блок 6 сигнализации, блок 7 контроля диспетчера, причем вход напряжения преобразователя 1 электрической мощности в частоту импульсов соединен с первым и вторым входами блока управления 5, первый выход которого соединен с управляющим входом ключа 4, вход которого соединен с выходом преобразователя 1 электрической мощности в частоту импульсов, а выход - с входом суммирующего 2 устройства, второй и третий выходы блока 5 управления соединены с первым и вторым входами блока 6 сигнализации, выход которого по беспроводной связи соединен с входом блока 7 контроля диспетчера, блок управления 5 содержит последовательно соединенные обнаружитель 8 отклонения амплитуды напряжения, обнаружитель 9 отклонения частоты напряжения, первый 10 и второй 11 инверторы, элемент ИЛИ 12, первый 13 и второй 14 сигнализаторы и первое 15 и второе 16 регистрирующие устройства, блок 6 сигнализации содержит приемник 17 спутниковой навигации, электронные часы 18 с таймером, первый 19 и второй 20 элементы И, блок 21 памяти и передающее устройство 22, блок 7 контроля диспетчера содержит приемное устройство 23, согласующее устройство 24, микроЭВМ 25, первый и второй входы блока 5 управления являются входами соответственно обнаружителя 8 отклонения амплитуды напряжения, обнаружителя 9 отклонения частоты напряжения, выход обнаружителя 8 отклонения амплитуды напряжения соединен одновременно с входами первого 10 инвертора, первого 13 сигнализатора и первого 15 регистратора, выход обнаружителя 9 отклонения частоты напряжения соединен одновременно с входами второго 11 инвертора, второго 14 сигнализатора, второго 16 регистратора, выходы первого и второго инверторов соединены соответственно с первым и вторым входами элемента ИЛИ 12, выходы элемента ИЛИ 12, обнаружителя 8 отклонения амплитуды напряжения, обнаружителя 9 отклонения частоты напряжения являются соответственно первым, вторым и третьим выходами блока управления, первый и второй входы блока 6 сигнализации являются соответственно первыми входами первого 19 и второго 20 элементов И, вторые и третьи входы которых соединены соответственно с выходами приемника 17 спутниковой навигации и электронных часов 18, выходы первого 19 и второго 20 элементов И соединены соответственно с первым и вторым входами блока 21 памяти, выход которого соединен с входом передающего устройства 22, вход блока 7 контроля диспетчера является входом приемного устройства 23.

Устройство учета электрической энергии функционирует следующим образом. В процессе учета электрической энергии, потребляемой нагрузкой, подключенной к электрической сети, ток i и напряжение U преобразуют посредством преобразователя 1 электрической мощности в частоту импульсов, пропорциональную мощности P=i U в нагрузке. Указанное преобразование осуществляют, например, путем непосредственного перемножения сигналов, пропорциональных току и напряжению с последующим преобразованием сигнала произведения в частоту импульсов известными средствами.

При соответствии параметров поставляемой электрической энергии требованиям ГОСТ на выходах первого 7 и второго 10 инверторов формируются разрешающие сигналы, которые через элемент 8 ИЛИ поступают на управляющий вход ключа 4. Ключ 4 находится в открытом состоянии и обеспечивает поступление импульсов с выхода преобразователя 1 электрической мощности в частоту импульсов на вход суммирующего 2 устройства. Количество импульсов, подсчитанное суммирующим 2 устройством, пропорционально израсходованной электроэнергии. Полученное значение индицируется индикатором 3.

Блок 5 управления осуществляет формирование запрещающего сигнала на ключ 4 при обнаружении отклонения амплитуды или частоты напряжения поставляемой электрической энергии от требований ГОСТ. Рассмотрим функционирование устройства при наличии отклонения амплитуды поставляемой электрической энергии от требований ГОСТ.

В этом случае на выходе обнаружителя 6 отклонения амплитуды напряжения поставляемой электрической энергии от требований ГОСТ формируется сигнал, который приводит к снятию сигнала на выходе первого 7 инвертора и в итоге к запиранию ключа 4. Учет поставляемой электрической энергии суммирующим 2 устройством прекращается на время отклонения амплитуды напряжения поставляемой электрической энергии от требований ГОСТ.

При обнаружении отклонения частоты напряжения поставляемой электрической энергии от требований ГОСТ происходит аналогичное запирание ключа 4 на время отклонения.

При обнаружении отклонения амплитуды или частоты напряжения поставляемой электрической энергии от требований ГОСТ происходит индикация наличия отклонения первым 13 или вторым 14 сигнализаторами и документация первым 15 или вторым 16 регистрирующими устройствами.

Использование способа и устройства учета электрической энергии в быту позволит производить учет только соответствующей требованиям ГОСТ энергии и позволит доказать наличие отклонений поставляемой энергии от требований ГОСТ при конфликтной ситуации.

Однако для обеспечения оперативности при устранении отклонений необходимо дополнительная информация для диспетчера о координатах места и времени возникновений нарушений в поставке электронергии.

Это обеспечивается следующим образом.

На первый и второй входы блока 6 сигнализации и соответственно на первые входы первого 19 и второго 20 элементов И, поступают сигналы с выходов соответственно обнаружителя 8 отклонения амплитуды напряжения, обнаружителя 9 отклонения частоты напряжения, на вторые и третьи входы которых поступают сигналы соответственно с выходов приемника 17 спутниковой навигации и электронных часов 18.

Сигналы соответствующие координатам устройства учета электрической энергии и времени начала отклонений параметров электроэнергии от заданных значений поступают с выходов первого 19 и второго 20 элементов И, соответственно на первые и вторые входы блока 21 памяти, с выхода которого поступает на вход передающего устройства 22, и по беспроводной связи на вход блока 7 контроля диспетчера и соответственно на вход приемного устройства 23, с выхода которого через согласующее устройство 24 поступает на вход микроЭВМ 25.

Таким образом, диспетчер может контролировать качество поданной электроэнергии для потребителей и своевременно принимать решения в случае отклонения параметров электроэнергии от допустимых значений.

Источники информации

1. Патент РФ на изобретение №2019842, кл. G01R 22/00, опубл. 15.09.1994.

2. Винокуров В.И., Зыков В.Н. Способ учета электрической энергии и устройство для его осуществления, патент РФ на изобретение №2449297, МПК G01R 22/00 (2006.01) опубл. 27.04.2012 г. (прототип).

Изобретение относится к электрическим измерениям и может быть использовано в устройствах учета электрической энергии.

Устройство учета электрической энергии содержит преобразователь электрической мощности в частоту импульсов, суммирующее устройство, индикатор, ключ, блок управления, блок сигнализации и блок контроля диспетчера. Блок управления содержит обнаружитель отклонения амплитуды напряжения поставляемой электрической энергии от требований ГОСТ, первый инвертор, элемент ИЛИ, обнаружитель отклонения частоты напряжения поставляемой электрической энергии от требований ГОСТ, второй инвертор, первый и второй сигнализаторы и первое и второе регистрирующие устройства. Блок сигнализации содержит спутниковый приемник, электронные часы, первый и второй элементы И, блок памяти и передающее устройство, блок контроля диспетчера содержит последовательно соединенные приемное устройство и индикатор. Технический результат - расширение информативности. 1 ил.

Устройство учета электрической энергии, содержащее преобразователь электрической мощности в частоту импульсов и последовательно соединенные суммирующее устройство и индикатор, а также ключ и блок управления, причем вход напряжения преобразователя электрической мощности в частоту импульсов соединен с первым и вторым входами блока управления, выход которого соединен с управляющим входом ключа, вход которого соединен с выходом преобразователя электрической мощности в частоту импульсов, а выход - с входом суммирующего устройства, блок управления содержит обнаружитель отклонения амплитуды напряжения, обнаружитель отклонения частоты напряжения, первый и второй инверторы, элемент ИЛИ, первый и второй сигнализаторы и первое и второе регистрирующие устройства, причем первым и вторым входами блока управления являются соответственно вход обнаружителя отклонения амплитуды напряжения и обнаружителя отклонения частоты напряжения, выход которого соединен одновременно с входами второго инвертора, сигнализатора и регистрирующего устройства, выход обнаружителя отклонения амплитуды напряжения соединен одновременно с входами первого инвертора, сигнализатора и регистрирующего устройства, выходы первого и второго инверторов соединены с первым и вторым входами элемента ИЛИ, выход которого, выходы обнаружителя отклонения амплитуды, обнаружителя отклонения частоты являются соответственно первым, вторым и третьим выходами блока управления, отличающееся тем, что дополнительно введены блок сигнализации и блок контроля диспетчера, первый и второй входы которого соединены соответственно со вторым и третьим выходами блока управления, а выход соединен по беспроводной связи с входом блока приема информации диспетчером, блок сигнализации содержит спутниковый приемник, электронные часы, первый и второй элементы И, блок памяти и передающее устройство, при этом первым и вторым входами блока сигнализации являются первые входы соответственно первого и второго элементов И, вторые и третьи входы которых соединены соответственно с выходами спутникового приемника и электронных часов, выходы первого и второго элементов И соединены соответственно с первым и вторым входами блока памяти, выход которого соединен с входом передающего устройства, выход которого является выходом блока сигнализации, блок контроля диспетчера содержит последовательно соединенные приемное устройство, согласующее устройство и микроЭВМ, причем входом блока контроля диспетчера является приемное устройство.