СПОСОБ УЧЕТА ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ И СИСТЕМА 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.

Известен способ учета электрической энергии, основанный на преобразовании сигнала, пропорционального мощности в нагрузке, в последовательность информационных импульсов с их последующим суммированием и сравнении временных параметров, характеризующих данную последовательность импульсов, с идентичными параметрами образцового сигнала, отличающийся тем, что диапазон изменения электрической мощности предварительно разбивают на поддиапазоны по числу установленных тарифов, в качестве временного параметра, характеризующего образцовый сигнал, берут интервал времени, соответствующий границам каждого поддиапазона, а в качестве временного параметра, характеризующего последовательность информационных импульсов, берут интервалы времени, равные периоду следования импульсов, по окончании которых за время $${\tau }_{o\cong \delta \tau }{}_{{}_{\min }}$$ результат сравнения временных параметров представляют последовательным числоимпульсным кодом и суммируют его с ранее выработанной последовательностью импульсов, где δ - основная относительная погрешность учета электрической энергии, a τ_min - значение периода следования информационных импульсов при максимальном уровне потребления электрической энергии (Патент РФ №2019842, кл. G01R 22/00, опубл. 15.09.1994 г. [1]).

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 известных способа и 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 способ учета электрической энергии, основанный на преобразовании сигнала, пропорционального мощности в нагрузке, в последовательность информационных импульсов, осуществлении обнаружение наличия отклонений амплитуды и частоты напряжения поставляемой электрической энергии от требований ГОСТ, индицирование и документирование наличия отклонений, осуществлении суммирование информационных импульсов только при отсутствии отклонений амплитуды и частоты напряжения поставляемой электрической энергии от требований ГОСТ (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]).

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 данных способа и устройства является недостаточная степень информативности, так как диспетчеру для принятия решений не доводится информация о координатах устройства потребителя или группы потребителей и времени отклонений параметров электроэнергии от заданных значений. Наличие данной информации позволить минимизировать потери связанные с поступлением электроэнергии с параметрами не соответствующим значениям ГОСТ. Кроме того не контролируется работоспособность устройств учета электрической энергии и степень важности объектов потребления в случае автоматического их отключения.

Технической задачей изобретения является расширение информативности путем сообщения диспетчеру информации о координатах устройства и времени поступления электроэнергии с параметрами не соответствующим значениям ГОСТ, дополнительной проверки объектов потребления на основе анализа количества потребляемой электроэнергии и определения степени важности объекта потребления на основе анализа их текущих и заданных координат.

Технический результат достигается тем, что в способе учета электрической энергии, заключающемся в преобразовании сигнала, пропорционального мощности в нагрузке, в последовательность информационных импульсов, осуществлении обнаружение наличия отклонений амплитуды и частоты напряжения поставляемой электрической энергии от требований ГОСТ, индицирование и документирование наличия отклонений, осуществлении суммирование информационных импульсов только при отсутствии отклонений амплитуды и частоты напряжения поставляемой электрической энергии от требований ГОСТ, дополнительно что определяют координаты устройства учета электрической энергии и время поступления электрической энергии с параметрами не соответствующим значениям ГОСТ, определяют текущие значения потребления электроэнергии, обеспечивают передачу данной информации диспетчеру для принятия решений исходя из данной информации, принимают решение о дополнительной проверки устройств учета электрической энергии на основе сравнения текущего и предыдущего потребления электроэнергии за заданный период времени, и случае снижения потребления электрической энергии меньше заданного, выдается информация о координатах устройства учета электрической энергии, необходимого для проверки, осуществляется анализ важности объектов потребления на основе сравнения их текущих и заданных координат, выдают информацию диспетчеру о степени важности объектов, имеющих отклонения параметров потребляемой электрической энергии.

Реализация данного способа достигается системой учета электрической энергии, содержащее устройство учета электрической энергии, которое содержит 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 введены n-1 устройств учета электрической энергии, n-блоки сигнализации и блок контроля диспетчера, при этом первый, второй и третий выходы устройств учета электрической энергии соединены соответственно с первым, вторым и третьим входами n-блоков сигнализации, выходы которых соединены по беспроводной связи с входами блока контроля диспетчером, блок сигнализации содержит спутниковый приемник, электронные часы, первый и второй элементы И, блок памяти и передающее устройство, при этом первым, вторым и третьими входами блока сигнализации, являются соответственно, первые входы первого, второго элементов И и третий вход блока памяти, вторые и третьи входы первого и второго элементов И 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 вычислитель, причем входом блока контроля диспетчера является приемное устройство.

Кроме, того работа вычислителя заключается в сравнение с каждого из n-1 устройств учета электрической энергии текущих и предыдущих значений электроэнергии за месяц, выдачи сигнала о проверке устройств учета электрической энергии, в случае если текущее потребление по сравнению с предыдущими значениями уменьшилось на заданное значение, сравнении координат потребителей некачественной энергии с координатами особо важных и важных объектов, выдача информации диспетчеру о степени важности объектов потребления.

Новыми признаками по способу являются следующие признаки:

1. Определяют координаты устройства учета электрической энергии и время поступления электрической энергии с параметрами не соответствующим значениям ГОСТ.

2. Определяют текущие значения потребления электроэнергии, обеспечивают передачу данной информации диспетчеру для принятия решений исходя из данной информации,

3. Принимают решение о дополнительной проверки устройств учета электрической энергии на основе сравнения текущего и предыдущего потребления электроэнергии за заданный период времени, и в случае снижения потребления электрической энергии меньше заданного.

4. Выдают информация о координатах устройства учета электрической энергии, необходимого для проверки.

5. Осуществляется анализ важности объектов потребления на основе сравнения их текущих и заданных координат.

6. Выдают информацию диспетчеру о степени важности объектов, имеющих отклонения параметров потребляемой электрической энергии.

Новыми элементами по устройству являются n-1 устройств учета электрической энергии n-блоки сигнализации и блок контроля диспетчера и связи между новыми и старыми элементами.

На фигуре 1 представлена структурная схема системы учета электрической энергии, на фиг.2 структурная схема устройства учета электрической энергии, блока сигнализации и блока контроля диспетчера.

Система учета электрической энергии содержит n-устройств 1 учета электрической энергии, n-блоков 2 сигнализации, блок 3 контроля.

Устройство 1 учета электрической энергии содержит преобразователь 4 электрической мощности в частоту импульсов, последовательно соединенные суммирующее 5 устройство и индикатор 6, а также ключ 7 и блок управления 8. Блок 8 управления содержит последовательно соединенные обнаружитель 9 отклонения амплитуды напряжения, обнаружитель 10 отклонения частоты напряжения, первый 11 и второй 12 инверторы, элемент ИЛИ 13, первый 14 и второй 15 сигнализаторы и первое 16 и второе 17 регистрирующие устройства. Блок 2 сигнализации содержит приемник 18 спутниковой навигации, электронные часы 19, первый 20 и второй 21 элементы И, блок 22 памяти и передающее устройство 23. Блок 3 контроля диспетчера содержит последовательно соединенные приемное устройство 24, согласующее устройство 25, вычислитель 26. Вычислитель 26 выполнен на основе микроЭВМ.

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 4 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 11 и второго 12 инверторов формируются разрешающие сигналы, которые через элемент ИЛИ 13 поступают на управляющий вход ключа 7. Ключ 7 находится в открытом состоянии и обеспечивает поступление импульсов с выхода преобразователя 4 электрической мощности в частоту импульсов на вход суммирующего 5 устройства. Количество импульсов, подсчитанное суммирующим 5 устройством, пропорционально израсходованной электроэнергии. Полученное значение индицируется индикатором 6.

Блок 8 управления осуществляет формирование запрещающего сигнала на ключ 7 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 9 отклонения амплитуды напряжения поставляемой электрической энергии от требований ГОСТ формируется сигнал, который приводит к снятию сигнала на выходе первого 11 инвертора и в итоге к запиранию ключа 7. Учет поставляемой электрической энергии суммирующим 5 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 7 на время отклонения.

При обнаружении отклонения амплитуды или частоты напряжения поставляемой электрической энергии от требований ГОСТ происходит индикация наличия отклонения первым 14 или вторым 15 сигнализаторами и документация первым 16 или вторым 17 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 электроэнергии.

Это обеспечивается следующим образом.

На первый и второй входы блока 2 сигнализации и соответственно на первые входы первого 20 и второго 21 элементов И, поступают сигналы с выходов соответственно обнаружителя 9 отклонения амплитуды напряжения, обнаружителя 10 отклонения частоты напряжения, на вторые и третьи входы которых поступают сигналы соответственно с выходов приемника 18 спутниковой навигации и электронных часов 19.

Сигналы соответствующие значениям координатам и времени начала отклонений параметров электроэнергии от заданных значений поступают с выходов первого 20 и второго 21 элементов И, соответственно на первые и вторые входы блока 22 памяти, на третий вход которого поступает сигнал с выхода суммирующего устройства 5, с выхода блока 22 памяти сигнал поступает на вход передающего устройства 23, и по беспроводной связи на вход блока 3 контроля диспетчера и соответственно на вход приемного устройства 24, с выхода которого через согласующее устройство 25 поступает на вход вычислителя 26. Который, может быть изготовлен на основе микроЭВМ.

Диспетчер на основе данной информации контролирует качество поданной электроэнергии для потребителей и своевременно принимает решения в случае отклонения параметров электроэнергии от допустимых значений.

Алгоритм работа вычислителя 26 заключается в сравнение с каждого из n-1 устройств учета электрической энергии текущих и предыдущих значений электроэнергии за месяц, выдачи сигнала о проверке устройств учета электрической энергии, в случае если текущее потребление по сравнению с предыдущими значениями уменьшилось на заданное значение, сравнении координат потребителей некачественной энергии с координатами особо важных и важных объектов, выдача информации диспетчеру о степени важности объектов потребления.

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).

Изобретения относятся к электрическим измерениям и могут быть использованы в устройствах учета электрической энергии. Способ учета электрической энергии основан на преобразовании сигнала, пропорционального мощности в нагрузке, в последовательность информационных импульсов, обнаружении наличия отклонений амплитуды и частоты напряжения поставляемой электрической энергии от требований ГОСТ, индицировании и документировании наличия отклонений, суммировании информационных импульсов только при отсутствии отклонений амплитуды и частоты напряжения поставляемой электрической энергии от требований ГОСТ, определении координат устройства учета электрической энергии и времени поступления электрической энергии с параметрами, не соответствующими значениям ГОСТ, определении текущих значений потребления электроэнергии, обеспечении передачи данной информации диспетчеру для принятия решений исходя из данной информации, принятии решения о дополнительной проверки устройств учета электрической энергии на основе сравнения текущего и предыдущего потребления электроэнергии за заданный период времени, и случае снижения потребления электрической энергии меньше заданного, выдачи информации о координатах устройства учета электрической энергии, необходимого для проверки, осуществлении анализа важности объектов потребления на основе сравнения их текущих и заданных координат, выдачи информации диспетчеру о степени важности объектов, имеющих отклонения параметров потребляемой электрической энергии. Система учета электрической энергии содержит n-устройств учета электрической энергии, n-блоков сигнализации, блок контроля. Технический результат заключается в расширении информативности. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ учета электрической энергии основан на преобразовании сигнала, пропорционального мощности в нагрузке, в последовательность информационных импульсов, обнаружении наличия отклонений амплитуды и частоты напряжения поставляемой электрической энергии от требований ГОСТ, индицировании и документировании наличия отклонений, суммировании информационных импульсов только при отсутствии отклонений амплитуды и частоты напряжения поставляемой электрической энергии от требований ГОСТ, отличающийся тем, что определяют координаты устройства учета электрической энергии и время поступления электрической энергии с параметрами, не соответствующими значениям ГОСТ, определяют текущие значения потребления электроэнергии, обеспечивают передачу данной информации диспетчеру для принятия решений исходя из данной информации, принимают решение о дополнительной проверке устройств учета электрической энергии на основе сравнения текущего и предыдущего потреблений электроэнергии за заданный период времени и в случае снижения потребления электрической энергии меньше заданного выдается информация о координатах устройства учета электрической энергии, необходимого для проверки, осуществляется анализ важности объектов потребления па основе сравнения их текущих и заданных координат, выдают информацию диспетчеру о степени важности объектов, имеющих отклонения параметров потребляемой электрической энергии.

2. Система учета электрической энергии, состоящая из устройства учета электрической энергии, которое содержит 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 n-1 устройств учета электрической энергии, n блоков сигнализации и блок контроля диспетчера, при этом первый, второй и третий выходы устройств учета электрической энергии соединены соответственно с первым, вторым и третьим входами блоков сигнализации, выходы которых соединены по беспроводной связи с входами блока контроля диспетчером, блок сигнализации содержит спутниковый приемник, электронные часы, первый и второй элементы И, блок памяти и передающее устройство, при этом первым, вторым и третьими входами блока сигнализации являются соответственно третий вход блока памяти, первые входы 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 вычислитель, причем входом блока контроля диспетчера является приемное устройство, при этом алгоритм работы вычислителя заключается в сравнении с каждого из n-1 устройств учета электрической энергии текущих и предыдущих значений электроэнергии за месяц, выдачи сигнала о проверке устройств учета электрической энергии, в случае если текущее потребление по сравнению с предыдущими значениями уменьшилось на заданное значение, сравнении координат потребителей некачественной энергии с координатами особо важных и важных объектов, выдача информации диспетчеру о степени важности объектов потребления.