СЧЕТЧИК ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ И МОДУЛЬ АДАПТЕРА ДЛЯ НЕГО Российский патент 2020 года по МПК G01R22/06 H04B3/54 

Настоящее изобретение относится к счетчикам электроэнергии для регистрации потребления электроэнергии и к модулю адаптера для него. Более конкретно, изобретение относится к счетчику электроэнергии, который регистрирует потребление электроэнергии и выполнен с возможностью передавать данные по силовому кабелю. В частности, изобретение направлено на универсальный модуль адаптера для счетчика электроэнергии.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Интеллектуальная технология измерений играет все более важную роль в области измерений, поскольку и объекты энергообеспечения, и конечные пользователи, потребляющие электроэнергию, извлекают выгоду из этой технологии. Интеллектуальные счетчики позволяют объектам энергообеспечения автоматически и удаленно осуществлять доступ к информации счетчика, например, не только об электроэнергии, потребляемой конечными пользователями, но также и о распределении потребления электроэнергии в зависимости от времени дня или времени года. Условия работы счетчиков, установленных у конечного пользователя, также могут удаленно отслеживаться объектами энергообеспечения. Конечный пользователь, в свою очередь, может чаще получать информацию от объекта энергообеспечения.

Для обеспечения этой функциональности счетчики электроэнергии полагаются на надежную и безопасную двухстороннюю связь. Различные технологии связи были оценены для применения в счетчике электроэнергии. Связь по силовым кабелям является одной из многообещающих технологий. Посредством передачи данных по силовым кабелям не требуются какие-либо дополнительные проводные или волоконные соединения для связи. Объекты энергообеспечения извлекают выгоду из существующей инфраструктуры, сети силовых кабелей. Таким образом, затраты на установку, затраты на обслуживание для сети связи могут быть сокращены.

Связь по силовому кабелю обеспечивает двухстороннюю связь. Для передачи данных сигнал данных модулируется на несущем сигнале и подается на силовой кабель, в то время как для приема данных модулированный сигнал данных сначала отвязывается от силового кабеля и затем демодулируется. В последние годы эта технология связи находит множество применений в различных областях. Сегодня связь по силовому кабелю является известной технологией. В частности, недавно разработанный стандарт G3-PLC поддерживает очень надежную и безопасную связь по силовому кабелю. Стандарт G3-PLC может работать с разными частотными полосами, выделенными для разных стран. Например, полоса CENELEC A, имеющая диапазон частот от 35 кГц до 91 кГц, полоса CENELEC B, имеющая диапазон частот от 98 кГц до 135 кГц, полоса ARIB, имеющая диапазон частот от 155 кГц до 403 кГц, и полоса FCC, имеющая диапазон частот от 155 кГц до 487 кГц. Полоса CENELEC A и полоса диапазон CENELEC B применяются в Европе, в то время как полоса ARIB и полоса FCC применяются в Японии, США и других странах, соответственно.

Документ WO 2012/040476 раскрывает соединительные схемы для устройств связи по силовой линии. Устройство связи по силовой линии может содержать блок обработки и соединительную схему, соединенную с блоком обработки. Соединительная схема может в свою очередь содержать путь передатчика и путь приемника. В некоторых вариантах осуществления путь передатчика может включать в себя первый усилитель, первый конденсатор, соединенный с первым усилителем, первый трансформатор, соединенный с первым конденсатором, и множество соединительных схем линейного интерфейса, соединенных с первым трансформатором, причем каждая из соединительных схем линейного интерфейса выполнена с возможностью быть соединенной с отдельной фазой схемы электроэнергии.

Документ WO 2009/000869 относится к системе связи по силовым линиям распределителя. Система содержит сервер связи, отправляющий и принимающий сообщения по сети связи, подстанцию распределения электроэнергии, с которой соединена сеть распределения электроэнергии конечным пользователям, по меньшей мере один шлюз, передающий сообщения из сети связи в сеть распределения электроэнергии на предопределенной частотной полосе, множество интеллектуальных измерительных устройств в электрических сетях конечного пользователя для измерения потребления энергии, содержащие модем связи по силовым линиям, отправляющий и принимающий сообщения на предопределенной частотной полосе по сети распределения электроэнергии, фильтры связи по силовым линиям на силовых линиях, соединяющих сеть распределения электроэнергии и электрические сети конечного пользователя, и на силовых линиях, соединяющих сеть распределения электроэнергии с подстанцией распределения электроэнергии, каждый фильтр блокирует частоты в предопределенной частотной полосе.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Задача этого изобретения состоит в том, чтобы предоставить счетчик электроэнергии и модуль адаптера для счетчика электроэнергии, которые преодолевают по меньшей мере некоторые недостатки, известные из предшествующего уровня техники.

Дополнительная задача изобретения состоит в том, чтобы предоставить счетчик электроэнергии и модуль адаптера для счетчика электроэнергии, которые являются универсально конфигурируемыми эффективным образом и с низкими затратами.

В соответствии с настоящим изобретением эти задачи решаются посредством признаков независимых пунктов формулы изобретения. Кроме того, дополнительные предпочтительные варианты осуществления следуют из зависимых пунктов формулы изобретения и описания.

В соответствии с настоящим изобретением упомянутые выше задачи, в частности, решаются посредством того, что счетчик электроэнергии содержит измерительный блок, блок связи и блок обработки. Измерительный блок применяется для определения потребления электроэнергии. Блок связи применяется для передачи сигналов данных в полосе связи по силовому кабелю. Блок обработки применяется для управления измерительным блоком и блоком связи. Блок связи выполнен с возможностью адаптировать полосу связи к среде связи. Счетчик электроэнергии может применяться в разных средах связи, например, выделенные частоты связи для связи по силовому кабелю могут отличаться в разных странах, разные объекты энергообеспечения могут требовать разные частоты для связи по силовому кабелю, в разных окружающих условиях также может изменяться качество связи разных частотных полос. Поскольку блок связи выполнен с возможностью адаптировать полосу связи к среде связи, счетчик электроэнергии может быть установлен в другом местоположении без модификации аппаратных средств счетчика электроэнергии.

В некоторых вариантах осуществления множество частотных полос выделяется в качестве полос связи для связи по силовому кабелю. Счетчик электроэнергии выполнен с возможностью переключаться с одной из выделенных частотных полос на другую выделенную частотную полосу в зависимости от среды связи. Выделенными частотными полосами являются CENELEC A, CENELEC B, FCC, ARIB и комбинация любых из предыдущих. В разных странах для связи по силовому кабелю выделяются разные частотные полосы. Когда интеллектуальные счетчики электроэнергии устанавливаются в разных странах, блок связи должен быть способен передавать сигналы данных в частотной полосе, выделенной разным странам. Кроме того, предпочтительные частотные полосы для связи по силовому кабелю различаются для разных объектов энергообеспечения. Один предпочитает связь, например, в полосе CENELEC, другой предпочитает связь в полосе FCC или в другой частотной полосе. Кроме того, интеллектуальный счетчик электроэнергии может быть установлен в системе считывания показаний счетчиков, включающей в себя множество счетчиков электроэнергии и других электрических устройств, например, концентратор. Концентратор может быть выполнен с возможностью осуществлять связь по силовому кабелю в определенной выделенной частотной полосе. Если блок связи выполнен с возможностью переключаться с одной из выделенных частотных полос на другую выделенную частотную полосу в зависимости от среды связи, счетчик электроэнергии может быть применен для разных стран и для разных объектов энергообеспечения или систем считывания показаний счетчиков без модификации его аппаратных средств. Кроме того, в зависимости от мест, в которых счетчик электроэнергии установлен, качество связи в разных выделенных частотных полосах отличается в зависимости от других присутствующих поблизости сигналов. Если качество связи по силовому кабелю в выделенной частотной полосе является плохим, блок связи выполнен с возможностью переключаться с этой выделенной частотной полосы на другую выделенную частотную полосу. Таким образом, качество связи по силовому кабелю может быть оптимизировано, и обеспечивается хорошее качество связи по силовому кабелю.

Блок связи предпочтительно выполнен с возможностью переключаться с одной частотной полосы на другую частотную полосу в зависимости от среды связи. В одном варианте это переключение может происходить автоматически и адаптирует частотную полосу для связи блока связи к требованию относительно частотной полосы связи, например, для разных местоположений, разных объектов энергообеспечения и разных систем считывания показаний счетчиков.

В качестве альтернативы или в комбинации упомянутого выше требования определения адаптация зависит от оптимизированного технического качества связи с силовым кабелем (например, в некоторых окружающих условиях связь в полосе CENELEC может обеспечить более стабильную связь, чем в полосе FCC или другой частотной полосе, или наоборот). А именно, интеллектуальное переключение в зависимости от качества связи дает возможность динамического решения для переключения со сложной связью. Это интеллектуальное переключение может быть сделано вручную или посредством удаленного сигнала, или в некоторых применениях также автоматически с использованием логического модуля с самообучением или автоматическим опознаванием.

В некоторых вариантах осуществления блок связи содержит блок обработки сигналов, переключатель, соединенный с блоком обработки сигналов, и управляющий модуль для управления переключателем. Блок обработки сигналов имеет по меньшей мере два режима работы в зависимости от состояния переключателя, которым управляет управляющий модуль. В первом режиме работы блок обработки сигналов выбирает электрические сигналы из первой частотной полосы и подает выбранные электрические сигналы к силовому кабелю. Во втором режиме работы блок обработки сигналов выбирает электрические сигналы из второй частотной полосы и подает выбранные электрические сигналы на силовой кабель. В предпочтительном варианте осуществления первая частотная полоса и вторая частотная полоса являются одной из выделенных частотных полос для связи по силовому кабелю. Это имеет преимущество в том, что может быть достигнута универсальная конструкция счетчика электроэнергии.

В соответствии с настоящим изобретением упомянутые выше задачи решаются посредством того, что модуль адаптера для счетчика электроэнергии содержит блок обработки сигналов, переключатель, соединенный с блоком обработки сигналов, и управляющий модуль для управления переключателем. Блок обработки сигналов имеет по меньшей мере два режима работы в зависимости от состояния переключателя, которым управляет управляющий модуль. В первом режиме работы блок обработки сигналов выбирает электрические сигналы из первой частотной полосы и подает выбранные сигналы на силовой кабель. Во втором режиме работы блок обработки сигналов выбирает электрические сигналы из второй частотной полосы и подает выбранные сигналы на силовой кабель.

В некоторых вариантах осуществления в первом режиме работы блок обработки сигналов формирует полосовой фильтр для пропускания электрических сигналов в первой частотной полосе. Во втором режиме блок обработки сигналов формирует высокочастотный фильтр для пропускания электрических сигналов во второй частотной полосе.

В некоторых вариантах осуществления первая частотная полоса и вторая частотная полоса являются одной из выделенных частотных полос для связи по силовому кабелю, например, CENELEC A, CENELEC B, FCC и ARIB.

В предпочтительном варианте осуществления первая частотная полоса является полосой CENELEC A, и вторая частотная полоса является полосой FCC, или наоборот.

В некоторых вариантах осуществления управляющий модуль выполнен с возможностью формировать управляющий сигнал для управления переключателем на основе сигнала конфигурации.

В варианте сигнал конфигурации инициируется посредством сигнала инициирования, который передается по силовому кабелю или каналу радиосвязи. Сигнал инициирования формируется, например, системой считывания показаний счетчиков, включающей в себя счетчик электроэнергии, в котором установлен модуль адаптера. Сигнал инициирования передается по силовому кабелю или каналу радиосвязи к счетчику электроэнергии, в котором установлен модуль адаптера. Режимы работы блока обработки могут быть управляемыми дистанционно. Таким образом, модуль адаптера может быть удаленно адаптирован к связи по силовому кабелю в определенной частотной полосе эффективным образом.

В альтернативном варианте сигнал конфигурации может быть сформирован динамически. Логический модуль может быть функционально соединен с управляющим модулем или блоком обработки счетчика электроэнергии, в котором установлен модуль адаптера. Логический модуль может представлять собой логический модуль с самообучением и/или автоматическим опознаванием и может формировать сигнал конфигурации. Следовательно, может быть достигнуто интеллектуальное переключение от одной частотной полосы связи на другую частотную полосу. Это обеспечивает оптимальную связь относительно качества связи и универсальных применений, например, независимо от требований частотной полосы связи в разных странах, объектах энергообеспечения и устройствах, соединенных в одной и той же системе считывания показаний счетчиков.

В некоторых вариантах осуществления переключатель представляет собой реле, предпочтительно опто-изолированное реле.

В одном варианте осуществления блок обработки сигналов содержит первый резистор, первый конденсатор, второй конденсатор и первую индуктивность, причем первый конденсатор, второй конденсатор и первая индуктивность соединены последовательно с первой индуктивностью, размещенной между первым конденсатором и вторым конденсатором, причем первый резистор соединен параллельно с первой индуктивностью.

В предпочтительном варианте осуществления блок обработки сигналов выполнен с возможностью переключаться с первого режима работы на второй режим работы посредством шунтирования первой индуктивности. В одном варианте переключатель, соединенный с блоком обработки , приводят в закрытое состояние, и первая индуктивность шунтируется. Таким образом, модуль адаптера или счетчик электроэнергии, включающий в себя модуль адаптера, могут переключать частоту связи для связи по силовому кабелю с первой частотной полосы на вторую частотную полосу.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Для описания метода, с помощью которого могут быть получены преимущества и признаки изобретения, далее приводится более конкретное описание кратко изложенных выше принципов в отношении их конкретных вариантов осуществления, проиллюстрированных на приложенных чертежах. На данных чертежах показаны только примерные варианты осуществления изобретения, и, таким образом, они не должны рассматриваться как ограничивающие его объем.

Фиг. 1 иллюстрирует схему счетчика электроэнергии;

Фиг. 2 иллюстрирует схему модуля адаптера для счетчика электроэнергии;

Фиг. 3 иллюстрирует один примерный вариант осуществления удаленного управления переключателем, включенным в модуль адаптера;

Фиг. 4 иллюстрирует один примерный вариант осуществления блока обработки сигналов, применяемого в модуле адаптера; и

Фиг. 5 иллюстрирует один примерный вариант осуществления блока обработки сигналов с переключателем с двумя состояниями;

ОПИСАНИЕ

Фиг. 1 показывает схему счетчика 1 электроэнергии, который содержит измерительный блок 2, блок 3 связи и блок обработки 4. Измерительный блок 2 измеряет, например, ток и напряжение, чтобы определить потребление или производство электроэнергии. Блок 3 связи осуществляет передачу сигналов данных, таких как определенное потребление или производство электроэнергии, диагностические данные счетчика 1 электроэнергии и информационные данные от объектов энергообеспечения и для объектов энергообеспечения, в полосе связи по силовому кабелю 5. Блок обработки управляет измерительным блоком 2 и блоком 3 связи.

Множество частотных полос выделено в качестве полос связи для связи по силовому кабелю 5. Счетчик 1 электроэнергии выполнен с возможностью переключаться с одной из выделенных частотных полос на другую выделенную частотную полосу в зависимости от среды связи.

В одном варианте осуществления, как показано на фиг. 1, блок связи включает в себя модуль модуляции/демодуляции, чтобы модулировать/демодулировать сигналы данных на несущем сигнале, аналоговый входной блок и модуль адаптера. Переключение частотной полосы в частности достигается посредством управления модулем адаптера в двух режимах работы.

Фиг. 2 показывает схема модуля 10 адаптера для счетчика электроэнергии в соответствии с раскрытием. Ссылочная позиция 10 относится к модулю 10 адаптера, который содержит блок 11 обработки сигналов, переключатель 12 и управляющий модуль 13. Поскольку модуль 10 адаптер выполнен с возможностью применяться для связи по силовому кабелю 5, терминал 2 блока 11 обработки сигналов соединен с силовым кабелем 5, имеющим напряжение, например, 230 В или 110 В в зависимости от страны работы. Терминал 1 блока 11 обработки сигналов соединен с аналоговым входным блоком 14. Блок 11 обработки сигналов выбирает электрические сигналы, имеющие частоту в определенной частотной полосе, и подает выбранные электрические сигналы на силовой кабель 5, и наоборот. Как показано на фиг. 2, переключатель 12 соединен с блоком 11 обработки сигналов, и управляющий модуль 13 применяется для управления переключателем 12. Чтобы обеспечить универсальный модуль 10 адаптера, блок 11 обработки сигналов имеет по меньшей мере два режима работы, которые зависят от состояния переключателя 12. Переключатель имеет по меньшей мере два состояния. В зависимости от количества режимов работы блока 11 обработки сигналов должен использоваться подходящий переключатель, имеющий по меньшей мере такое же количество состояний.

В одном варианте осуществления блок 11 обработки сигналов имеет два режима работы, и выбран переключатель 12 с двумя состояниями. Управляющий модуль 13 формирует управляющий сигнал 36, чтобы управлять изменением переключателя 12 из первого состояния во второе состояние. В первом режиме работы блок 11 обработки сигналов выбирает электрические сигналы, имеющие частоту в первой частотной полосе, и подает выбранный сигнал к силовому кабелю, и наоборот. Во втором режиме работы блок 11 обработки сигналов выбирает электрические сигналы, имеющие частоту во второй частотной полосе, и подает выбранный сигнал на силовой кабель, и наоборот. Первой частотной полосой может являться, например, частотная полоса CENELEC A, и второй частотной полосой может являться, например, частотная полоса FCC, и наоборот. Для работы блока 11 обработки сигналов в первом режиме переключатель 12 переводят в первое состоянию. Для работы блока 11 обработки сигналов во втором режиме переключатель 12 переводят во второе состояние. Управляющий модуль 13 выполнен с возможностью формировать управляющий сигнал 36 переключателя на основе сигнала 35 конфигурации. Как показано на фиг. 2, управляющий модуль 13 включает в себя по меньшей мере один входной терминал Cin для приема сигнала 35 конфигурации и выходной терминал Cout для обеспечения управляющего сигнала 36 переключателя, чтобы управлять переключателем 12. Как будет описано более подробно позже, сигнал 35 конфигурации может быть сформирован локально или удаленно. Кроме того, сигнал 35 конфигурации может быть формирован динамически.

В варианте сигнал 35 конфигурации формируется инструментом конфигурации, который, например, используется специалистом по техническому обслуживанию для установки или реконфигурации измерительного устройства, в котором установлен модуль 10 адаптера. Инструмент конфигурации может представлять собой программный модуль, аппаратный модуль или их комбинацию этого. Кроме того, инструмент конфигурации может являться внешним устройством или частью счетчика электроэнергии, который включает в себя модуль 10 адаптера. В случае, когда модуль 10 адаптера установлен в счетчике электроэнергии, инструмент конфигурации может быть размещен в счетчике электроэнергии или соединен внешним образом со счетчиком электроэнергии. После приема сигнала 35 конфигурации управляющий модуль 13 формирует управляющий сигнал 36 для приведения переключателя 12 в одно из состояний. Управляющий модуль 13 может быть представлять собой программный модуль, аппаратный модуль или их комбинацию.

Фиг. 3 иллюстрирует вариант удаленного формирования сигнала 35 конфигурации. В этом случае сигнал 35 конфигурации инициируется посредством сигнала 37 инициирования, сформированного, например, системой 6 считывания показаний счетчиков. Сигнал 37 инициирования передается по силовому кабелю 5 или каналу радиосвязи к счетчику электроэнергии, в котором установлен модуль 10 адаптера. На основе принятого сигнала 37 инициирования счетчик электроэнергии устанавливает сигнал 35 конфигурации для управляющего модуля 13. Например, блок обработки, включенный в счетчик электроэнергии, может обеспечить эту функцию.

В альтернативной конфигурации этот вариант осуществления может включать в себя логический модуль (не показан на чертежах), функционально соединенный с управляющим модулем 13 или блоком обработки 4 счетчика 1 электроэнергии, в котором установлен модуль адаптера. Логический модуль может представлять собой логический модуль с самообучением и/или автоматическим опознаванием и может формировать сигнал 35 конфигурации. Таким образом, сигнал 35 конфигурации формируется динамически.

Фиг. 4 иллюстрирует один вариант осуществления модуля 10 адаптера. Следует упомянуть, что вариант осуществления, представленный в настоящем документе, описывает лишь один пример аппаратных средств, реализующих блок 11 обработки сигналов. Однако специалист в области техники поймет, что возможны другие варианты осуществления схемы, которые обеспечивают такую же функциональность. Как показано на фиг. 4, блок 11 обработки сигналов содержит первый резистор 23, первый конденсатор 21, второй конденсатор 22 и первую индуктивность 25. Первый конденсатор 21 и второй конденсатор 22 соединены последовательно с первой индуктивностью 25, размещенной между первым конденсатором 21 и вторым конденсатором 22. Первый резистор 23 соединен параллельно с первой индуктивностью 25. Эти четыре элемента формируют полосовой фильтр, в частности, колебательный контур LC. Центральная частота колебательного контура главным образом определяется значениями первого конденсатора 21, второго конденсатора 22 и первой индуктивности 25. Добротность колебательного контура частично определяется значением первого резистора 23, который соединен параллельно с первой индуктивностью 25. Полосовой фильтр удаляет внеполосные сигналы из пути прохождения сигнала, прежде чем они будут привязаны к силовому кабелю 5.

В одном варианте осуществления вторая индуктивность 26 размещена в модуле 10 адаптера для небольшой отвязки колебательного контура от аналогового входного блока 14. Таким образом, в случае добавления этой функциональности отвязки вторая индуктивность 26 используется и соединяется между аналоговым входным блоком 14 и полосовым фильтром, предпочтительно между аналоговым входным блоком 14 и первым конденсатором 21. Аналоговый входной блок 14 включает в себя блок фильтрации, усилитель приемника и усилитель передатчика. Предпочтительно аналоговый входной блок 14 представляет собой интегральную схему для компактного дизайна и сокращения нагрузки, вызванной длинными проводными соединениями, например, между блоком фильтра и усилителями. Аналоговый входной блок 14 работает с напряжением питания, которое намного ниже, чем напряжение силового кабеля 5, обычно в диапазоне 10 В или нескольких десятков В. Таким образом, блок 11 обработки сигналов должен быть способен адаптировать электрические сигналы, имеющие напряжение в диапазоне напряжения питания аналогового входного блока 14, к напряжению силового кабеля 5, например, с 10 В до 220 В.

В одном варианте осуществления третья индуктивность 27 размещена между узлом A и землей для ослабления низкочастотных сигналов силовой линии, таких как частота электрической сети 50 Гц или 60 Гц, на входе аналогового входного блока 14. Как показано на фиг. 4, терминал 2 аналогового входного блока соединен с блоком 11 обработки сигналов. В варианте осуществления, показанном на фиг. 4, переключатель 12 последовательно соединен с защитным резистором 24. Переключатель 12 последовательно с защитным резистором 24 размещены параллельно по отношению к первой индуктивности 25. Защитный резистор 24 факультативно последовательно соединен с переключателем 12. Фиг. 4 иллюстрирует поток сигналов для случая передачи электрических сигналов в силовой кабель 5. Блок 11 обработки сигналов принимает первый электрический сигнал 31 от аналогового входного блока 14 и выдает второй электрический сигнал 32 в силовой кабель 5. Следует упомянуть, что схема цепи, показанная на фиг. 4, также может быть применена для приема электрических сигналов из силового кабеля 5. Тогда поток сигналов имеет место в противоположном направлении.

Фиг. 5 иллюстрирует конкретный вариант осуществления модуля 10 адаптера, в котором используется переключатель 15 с двумя состояниями, имеющий открытое состояние и закрытое состояние, и блок 11 обработки сигналов имеет режим низкочастотной полосы и режим высокочастотной полосы, например, режим "CENELEC-A" и режим "полосы FCC", соответственно. Следует упомянуть, что настоящее изобретение не ограничено этими конкретными частотными полосами и значениями раскрытых электрических элементов. Как изображено на фиг. 5, в открытом состоянии переключателя 15 с двумя состояниями первый электрический сигнал 1 проходит через полосовой фильтр, сформированный первым конденсатором 21, вторым конденсатором 22, первой индуктивностью 27 и первым резистором 23. Например, значения этих четырех элементов выбраны таким образом, что центральная частота полосового фильтра установлена на уровне 68 кГц для применения режима CENELEC-A. В закрытом состоянии переключателя 15 с двумя состояниями первая индуктивность 25 и первый резистор 23 шунтированы переключателем 15 с двумя состояниями, таким образом, первый электрический сигнал 31 проходит через высокочастотный фильтр, имеющий другие характеристики фильтра для применения режима FCC, например, частота среза установлена на нижней частоте полосы FCC, а именно, 155 кГц.

Список ссылочных позиций

1 Счетчик электроэнергии

2 Измерительный блок

3 Блок связи

4 блок обработки

5 Силовой кабель

6 Система считывания показаний счетчиков

10 Модуль адаптера

11 Блок обработки сигналов

12 Переключатель

13 Управляющий модуль

14 Аналоговый входной блок

15 Переключатель с двумя состояниями

31 Первый электрический сигнал

32 Второй электрический сигнал

35 Сигнал конфигурации

36 Управляющий сигнал

37 Сигнал инициирования

21 Первый конденсатор (C1)

22 Второй конденсатор (C2)

23 Первый резистор (R1)

24 Защитный резистор (R2)

25 Первая индуктивность (L1)

26 Вторая индуктивность (L2)

27 Третья индуктивность (L3).

Группа изобретений относится к измерительной технике, в частности к устройствам для измерения электрической мощности. Предложены счетчик электроэнергии для регистрации потребления электроэнергии и модуль адаптера для него. Счетчик (1) электроэнергии содержит измерительный блок (2), блок (3) связи для передачи сигналов данных в полосе связи по силовому кабелю, блок обработки для управления измерительным блоком (2) и блоком (3) связи. Блок (3) связи выполнен с возможностью адаптировать полосу связи к среде связи и содержит блок обработки сигналов, переключатель (12), соединенный с блоком (11) обработки сигналов, и управляющий модуль (13) для управления переключателем (12). Блок (11) обработки сигналов имеет по меньшей мере два режима работы в зависимости от состояния переключателя (12), управляемого управляющим модулем (13). При этом в первом режиме работы блок (11) обработки сигналов выбирает электрические сигналы из первой частотной полосы и подает выбранные электрические сигналы на силовой кабель, во втором режиме работы блок (11) обработки сигналов выбирает электрические сигналы из второй частотной полосы и подает выбранные электрические сигналы на силовой кабель. Управляющий модуль (13) выполнен с возможностью формировать управляющий сигнал (36) для управления переключателем (12) на основе сигнала (35) конфигурации, причем сигнал (35) конфигурации формируется динамически. Техническим результатом является упрощение двухсторонней связи между счетчиком и объектом энергообеспечения, а также повышение ее надежности и безопасности за счет обеспечения связи по силовым кабелям. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Счетчик (1) электроэнергии, содержащий:

измерительный блок (2) для определения потребления электроэнергии;

блок (3) связи для передачи сигналов данных в полосе связи по силовому кабелю; и

блок обработки для управления измерительным блоком (2) и блоком (3) связи;

причем блок (3) связи выполнен с возможностью адаптировать полосу связи к среде связи,

причем блок (3) связи содержит блок обработки сигналов, переключатель (12), соединенный с блоком (11) обработки сигналов, и управляющий модуль (13) для управления переключателем (12);

причем блок (11) обработки сигналов имеет по меньшей мере два режима работы в зависимости от состояния переключателя (12), управляемого управляющим модулем (13);

в первом режиме работы блок (11) обработки сигналов выбирает электрические сигналы из первой частотной полосы и подает выбранные электрические сигналы на силовой кабель;

во втором режиме работы блок (11) обработки сигналов выбирает электрические сигналы из второй частотной полосы и подает выбранные электрические сигналы на силовой кабель;

причем управляющий модуль (13) выполнен с возможностью формировать управляющий сигнал (36) для управления переключателем (12) на основе сигнала (35) конфигурации; и

причем сигнал (35) конфигурации формируется динамически.

2. Счетчик электроэнергии по п. 1, в котором множество частотных полос выделено в качестве полос связи для связи по силовому кабелю, блок (3) связи выполнен с возможностью переключаться с одной из выделенных частотных полос на другую выделенную частотную полосу в зависимости от среды связи.

3. Счетчик электроэнергии по п. 1 или 2, в котором

в первом режиме работы блок (11) обработки сигналов формирует полосовой фильтр для пропускания электрических сигналов в первой частотной полосе; и

во втором режиме работы блок обработки сигналов формирует высокочастотный фильтр для пропускания электрических сигналов во второй частотной полосе.

4. Счетчик электроэнергии по любому из пп. 1-3, в котором первая частотная полоса и вторая частотная полоса являются одной из выделенных частотных полос для связи по силовому кабелю.

5. Счетчик электроэнергии по любому из пп. 1-4, в котором сигнал (35) конфигурации инициируется сигналом (37) инициирования, который передается по силовому кабелю (5) или по каналу радиосвязи.

6. Счетчик электроэнергии по любому из пп. 1-5, в котором переключатель (12) представляет собой реле, предпочтительно оптоизолированное реле.

7. Счетчик электроэнергии по любому из пп. 1-6, в котором блок (11) обработки сигналов содержит первый резистор (23), первый конденсатор (21), второй конденсатор (22) и первую индуктивность (25), причем первый конденсатор (21), второй конденсатор (22) и первая индуктивность (25) соединены последовательно с первой индуктивностью (25), размещенной между первым конденсатором (21) и вторым конденсатором (22), причем первый резистор (23) соединен параллельно с первой индуктивностью (25).

8. Модуль (10) адаптера для счетчика (1) электроэнергии, содержащий:

блок (11) обработки сигналов;

переключатель (12), соединенный с блоком (11) обработки сигналов;

и управляющий модуль (13) для управления переключателем (12);

причем блок (11) обработки сигналов имеет по меньшей мере два режима работы в зависимости от состояния переключателя (12), управляемого модулем (13) управления;

в первом режиме работы блок (11) обработки сигналов выбирает электрические сигналы из первой частотной полосы и подает выбранные электрические сигналы на силовой кабель;

во втором режиме работы блок (11) обработки сигналов выбирает электрические сигналы из второй частотной полосы и подает выбранные электрические сигналы на силовой кабель;

причем управляющий модуль (13) выполнен с возможностью формировать управляющий сигнал (36) для управления переключателем (12) на основе сигнала (35) конфигурации; и

причем сигнал (35) конфигурации формируется динамически.

9. Модуль (10) адаптера по п. 8, в котором множество частотных полос выделено в качестве полос связи для связи по силовому кабелю, блок (3) связи выполнен с возможностью переключаться с одной из выделенных частотных полос на другую выделенную частотную полосу в зависимости от среды связи.

10. Модуль (10) адаптера по п. 8 или 9, в котором

в первом режиме работы блок (11) обработки сигналов формирует полосовой фильтр для пропускания электрических сигналов в первой частотной полосе; и

во втором режиме работы блок обработки сигналов формирует высокочастотный фильтр для пропускания электрических сигналов во второй частотной полосе.

11. Модуль (10) адаптера по любому из пп. 8-10, в котором первая частотная полоса и вторая частотная полоса являются одной из выделенных частотных полос для связи по силовому кабелю.

12. Модуль адаптера по любому из пп. 8-11, в котором сигнал (35) конфигурации инициируется сигналом (37) инициирования, который передается по силовому кабелю (5) или по каналу радиосвязи.

13. Модуль адаптера по любому из пп. 8-12, в котором переключатель (12) представляет собой реле, предпочтительно оптоизолированное реле.

14. Модуль адаптера по любому из пп. 8-13, в котором блок (11) обработки сигналов содержит первый резистор (23), первый конденсатор (21), второй конденсатор (22) и первую индуктивность (25), причем первый конденсатор (21), второй конденсатор (22) и первая индуктивность (25) соединены последовательно с первой индуктивностью (25), размещенной между первым конденсатором (21) и вторым конденсатором (22), причем первый резистор (23) соединен параллельно с первой индуктивностью (25).

15. Модуль адаптера по п. 14, в котором блок (11) обработки сигналов выполнен с возможностью переключаться с первого режима работы на второй режим работы посредством шунтирования первой индуктивности (25).