Измерительный комплекс для синхронизированных по времени измерений параметров режимов работы электрической сети Российский патент 2023 года по МПК G01R19/25 H02J13/00 

Изобретение относится к электронно-измерительной технике, в частности к области обследования электрических сетей и может быть использовано для синхронизированных удалённых измерений параметров режимов работы электрической сети одновременно в нескольких точках.

Известен таймер - электросчётчик портативный мобильный трёхфазный (Патент № 195905 Российская Федерация, МПК G01R 19/00. опубл. 11.02.2020 Бюл. № 5).

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является устройство таймер - электросчётчик мобильный портативный трёхфазный с радиоканалом передачи данных, позволяющее выполнять мобильное измерение текущих и максимальных значений мощности, тока, напряжения, в трехфазной сети, вести фиксацию потреблённого электрооборудованием или участком цепи количества электроэнергии без нарушения изоляции питающего провода, а также позволяет выявлять хищения электроэнергии при обходах потребителей, в том числе трёхфазных; составлять энергобаланс объектов при проведении энергоаудита; определять коэффициенты, характеризующие время использования оборудования, режимов его работы (ПН, ПК и т.п.); уточнять правильность выбора проводов и кабелей; исследовать суточные графики нагрузки, что приведет к уменьшению недоотпуска электроэнергии потребителям, повышению надежности и эффективности систем электроснабжения потребителей и фиксации реальных режимов работы трёхфазной сети. (Патент №2739717 Российская Федерация, МПК G01R 11/42, G01R 11/46, опубл. 28.12.20 Бюл. №1).

Недостатком известного устройства является недостаточная функциональность и ограниченная область применения, так как оно не позволяет выполнять синхронизированные измерения параметров режимов работы электрической сети одновременно в нескольких точках и измерять напряжение и ток в нулевом проводе пятипроводных линий.

Технической задачей предлагаемого изобретения является повышение функциональности и расширение области применения за счёт обеспечения возможности выполнять синхронизированные измерения параметров режимов работы электрической сети одновременно в нескольких точках и измерения напряжения и тока в нулевом проводе пятипроводных линий.

Вышеуказанный технический результат достигается тем, что предлагаемый измерительный комплекс для синхронизированных по времени измерений параметров режимов работы электрической сети, содержащий съёмные датчики тока с преобразователем тока в напряжение, блок записи данных, блок часов реального времени, датчики напряжения, микроконтроллеры, блок индикации и сигнализации, согласно изобретению, он снабжен шестью измерительными блоками, устанавливаемыми в исследуемой линии электропередачи, в каждом из которых размещены микроконтроллер, по четыре датчика напряжения и тока с преобразователем тока в напряжение, выходы которых подключены ко входам микроконтроллера, блок часов реального времени, блок записи данных и встроенное средство связи, передающее по каналу связи данные в центральный блок с привязкой данных к астрономическому времени.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежом, где представлена общая схема измерительного комплекса для синхронизированных по времени измерений.

Измерительный комплекс для синхронизированных по времени измерений содержит: микроконтроллеры МК1-МК7, датчики тока ДТ8-ДТ31, датчики напряжения ДН32-ДН55, блок индикации и сигнализации БИС56, блоки часов реального времени БЧРВ57- БЧРВ63, блоки записи данных БЗД64-БЗД70, встроенные средства связи ВСС71-ВСС77.

ДТ8-ДТ11 соединены с силовой сетью на вводе первого измерительного блока и соединены с МК2, осуществляют контроль токов в точке их установки и передачу измеренных значений в МК2. ДН32-ДН35 соединены с силовой сетью на вводе первого измерительного блока и соединены с МК2, осуществляют контроль напряжений в точке их установки и передачу измеренных значений в МК2. БЧРВ58 соединён с МК2, осуществляет привязку измеряемых параметров к астрономическим времени и дате первого измерительного блока. БЗД65 соединён с МК2, осуществляет запись измеряемых параметров на внешний накопитель первого измерительного блока. ВСС72 соединён с МК2, осуществляет передачу полученных данных первого измерительного блока по каналу связи в ВСС71. МК2 соединён с ДТ8-ДТ11, ДН32-ДН35, осуществляет приём и обработку измеренных ими значений тока и напряжения, соединён с БЧРВ58, осуществляет контроль синхронизации данных по астрономическому времени, соединён с БЗД65, осуществляет отправку команд на запись данных первого измерительного блока, соединён с ВСС72 и осуществляет передачу данных о параметрах электрической сети первого измерительного блока.

ДТ12-ДТ15 соединены с силовой сетью на вводе второго измерительного блока и соединены с МК3, осуществляют контроль токов в точке их установки и передачу измеренных значений в МК3. ДН36-ДН37 соединены с силовой сетью на вводе второго измерительного блока и соединены с МК3, осуществляют контроль напряжений в точке их установки и передачу измеренных значений в МК3. БЧРВ59 соединён с МК3, осуществляет привязку измеряемых параметров к астрономическим времени и дате второго измерительного блока. БЗД66 соединён с МК3, осуществляет запись измеряемых параметров на внешний накопитель второго измерительного блока. ВСС73 соединён с МК3, осуществляет передачу полученных данных второго измерительного блока по каналу связи в ВСС71. МК3 соединён с ДТ12-ДТ15, ДН36-ДН37, осуществляет приём и обработку измеренных ими значений тока и напряжения, соединён с БЧРВ59, осуществляет контроль синхронизации данных по астрономическому времени, соединён с БЗД66, осуществляет отправку команд на запись данных второго измерительного блока, соединён с ВСС73 и осуществляет передачу данных о параметрах электрической сети второго измерительного блока.

ДТ16-ДТ16 соединены с силовой сетью на вводе третьего измерительного блока и соединены с МК4, осуществляют контроль токов в точке их установки и передачу измеренных значений в МК4. ДН40-ДН43 соединены с силовой сетью на вводе третьего измерительного блока и соединены с МК4, осуществляют контроль напряжений в точке их установки и передачу измеренных значений в МК3. БЧРВ60 соединён с МК4, осуществляет привязку измеряемых параметров к астрономическим времени и дате третьего измерительного блока. БЗД67 соединён с МК4, осуществляет запись измеряемых параметров на внешний накопитель третьего измерительного блока. ВСС74 соединён с МК4, осуществляет передачу полученных данных третьего измерительного блока по каналу связи в ВСС71. МК4 соединён с ДТ16-ДТ19, ДН40-ДН43, осуществляет приём и обработку измеренных ими значений тока и напряжения, соединён с БЧРВ60, осуществляет контроль синхронизации данных по астрономическому времени, соединён с БЗД67, осуществляет отправку команд на запись данных третьего измерительного блока, соединён с ВСС74 и осуществляет передачу данных о параметрах электрической сети третьего измерительного блока.

ДТ20-ДТ23 соединены с силовой сетью на вводе четвертого измерительного блока и соединены с МК5, осуществляют контроль токов в точке их установки и передачу измеренных значений в МК5. ДН44-ДН47 соединены с силовой сетью на вводе четвертого измерительного блока и соединены с МК5, осуществляют контроль напряжений в точке их установки и передачу измеренных значений в МК5. БЧРВ61 соединён с МК5, осуществляет привязку измеряемых параметров к астрономическим времени и дате четвертого измерительного блока. БЗД68 соединён с МК5, осуществляет запись измеряемых параметров на внешний накопитель четвертого измерительного блока. ВСС75 соединён с МК5, осуществляет передачу полученных данных четвертого измерительного блока по каналу связи в ВСС71. МК5 соединён с ДТ20-ДТ23, ДН44-ДН47, осуществляет приём и обработку измеренных ими значений тока и напряжения, соединён с БЧРВ61, осуществляет контроль синхронизации данных по астрономическому времени, соединён с БЗД68, осуществляет отправку команд на запись данных четвертого измерительного блока, соединён с ВСС75 и осуществляет передачу данных о параметрах электрической сети четвертого измерительного блока.

ДТ24-ДТ27 соединены с силовой сетью на вводе пятого измерительного блока и соединены с МК6, осуществляют контроль токов в точке их установки и передачу измеренных значений в МК6. ДН48-ДН51 соединены с силовой сетью на вводе пятого измерительного блока и соединены с МК6, осуществляют контроль напряжений в точке их установки и передачу измеренных значений в МК6. БЧРВ62 соединён с МК6, осуществляет привязку измеряемых параметров к астрономическим времени и дате пятого измерительного блока. БЗД69 соединён с МК6, осуществляет запись измеряемых параметров на внешний накопитель пятого измерительного блока. ВСС76 соединён с МК6, осуществляет передачу полученных данных пятого измерительного блока по каналу связи в ВСС71. МК6 соединён с ДТ24-ДТ27, ДН48-ДН51, осуществляет приём и обработку измеренных ими значений тока и напряжения, соединён с БЧРВ62, осуществляет контроль синхронизации данных по астрономическому времени, соединён с БЗД69, осуществляет отправку команд на запись данных пятого измерительного блока, соединён с ВСС76 и осуществляет передачу данных о параметрах электрической сети пятого измерительного блока.

ДТ28-ДТ31 соединены с силовой сетью на вводе шестого измерительного блока и соединены с МК7, осуществляют контроль токов в точке их установки и передачу измеренных значений в МК7. ДН52-ДН55 соединены с силовой сетью на вводе шестого измерительного блока и соединены с МК7, осуществляют контроль напряжений в точке их установки и передачу измеренных значений в МК7. БЧР63 соединён с МК7, осуществляет привязку измеряемых параметров к астрономическим времени и дате шестого измерительного блока. БЗД70 соединён с МК7, осуществляет запись измеряемых параметров на внешний накопитель шестого измерительного блока. ВСС77 соединён с МК7, осуществляет передачу полученных данных шестого измерительного блока по каналу связи в ВСС71. МК7 соединён с ДТ28-ДТ31, ДН52-ДН55, осуществляет приём и обработку измеренных ими значений тока и напряжения, соединён с БЧРВ63, осуществляет контроль синхронизации данных по астрономическому времени, соединён с БЗД70, осуществляет отправку команд на запись данных шестого измерительного блока, соединён с ВСС77 и осуществляет передачу данных о параметрах электрической сети шестого измерительного блока.

БЧРВ57 соединён с МК1, осуществляет привязку измеряемых параметров к астрономическим времени и дате центрального блока. БЗД64 соединён с МК1, осуществляет запись измеряемых параметров на внешний накопитель центрального блока. ВСС71 соединён с МК1, осуществляет прием полученных данных измерительных блоков по каналу связи от ВСС72-ВСС77. МК1 соединён с БЧРВ57, осуществляет контроль синхронизации данных по астрономическому времени центрального блока, соединён с БЗД64, осуществляет отправку команд на запись данных центрального блока на внешний накопитель, соединён с ВСС71 и осуществляет прием и обработку данных о параметрах электрической сети от измерительных блоков, соединён с БИС56, осуществляет индикацию на дисплее центрального блока.

Измерительный комплекс работает следующим образом.

Датчики тока ДТ8-ДТ31 и датчики напряжения ДН32-ДН55 первого, второго, третьего, четвертого, пятого и шестого измерительных блоков подключаются к исследуемой электрической линии в различных точках, производят измерения токов, напряжений и передают данные на микроконтроллеры МК2-МК7, которые обрабатывают их с получением данных о параметрах режима работы электрической сети, в том числе значениях тока и напряжения, потреблении электроэнергии, частоте тока, значениях параметров качества электрической энергии.

Все шесть измерительных блоков выполнены на базе микроконтроллеров МК2-МК7, которые обрабатывают значения датчиков тока ДТ8-ДТ31 и напряжения ДН32-ДН55, выполняют необходимые расчеты параметров электрической сети и отправляют обработанные данные с датчиков на встроенные средства связи ВСС72-ВСС77, работающие в режиме передатчиков и передают полученные данные по каналу связи ВСС71. Блоки записи данных БЗД65-БЗД70 производят запись всех измеряемых данных измерительных блоков. Блоки часов реального времени БЧРВ58-БЧРВ63 измерительных блоков производят привязку этих данных к астрономическому времени и дате.

Центральный блок выполнен на базе микроконтроллер МК1, который обрабатывает значения измерительных блоков, выполняют необходимые расчеты параметров электрической сети и отправляют обработанные данные на блок индикации и сигнализации БИС56. Блок записи данных БЗД64 производит запись всех данных измерительных блоков. Блок часов реального времени БЧРВ57 центрального блока производит привязку этих данных к астрономическому времени и дате.

Съемные датчики тока ДТ8-ДТ31 благодаря своей конструкции (разъемные трансформаторы тока) одеваются на фазные проводники линии электропередачи в точке установки соответствующего измерительного блока. Датчики тока ДТ8, ДТ12, ДТ16, ДТ20, ДТ24, ДТ28 одеваются на фазу А. Датчики тока ДТ9, ДТ13, ДТ17, ДТ21, ДТ25, ДТ29 одеваются на фазу В. Датчики тока ДТ10, ДТ14, ДТ18, ДТ22, ДТ26, ДТ30 одеваются на фазу С. Датчики тока ДТ11, ДТ15, ДТ19, ДТ23, ДТ27, ДТ31 одеваются нулевой проводник.

Один вход каждого из датчиков напряжения ДН32-ДН55 подключается к нулевому проводнику в точке установки соответствующего измерительного блока через специальные зажимы. Второй вход каждого из датчиков напряжения ДН32, ДН36, ДН40, ДН44, ДН48, ДН52 подключается на фазу А. Второй вход каждого из датчиков напряжения ДН33, ДН37, ДН41, ДН45, ДН49, ДН53 подключается на фазу В. Второй вход каждого из датчиков напряжения ДН34, ДН38, ДН42, ДН46, ДН50, ДН54 подключается на фазу С.

Второй вход каждого из датчиков напряжения ДН35, ДН39, ДН43, ДН47, ДН51, ДН55 подключается на нулевой защитный проводник РЕ при измерении параметров в пятипроводных линиях электропередач.

Выходы датчиков напряжения ДН32-ДН35 и тока ДТ8-ДТ11 подключаются ко входам микроконтроллера МК2 первого измерительного блока, выходы датчиков напряжения ДН36-ДН39 и тока ДТ12-ДТ15 подключаются к входам микроконтроллера МК3 второго измерительного блока, выходы датчиков напряжения ДН16-ДН19 и тока ДТ40-ДТ43 подключаются к входам микроконтроллера МК4 третьего измерительного блока, выходы датчиков напряжения ДН44-ДН47 и тока ДТ20-ДТ23 подключаются к входам микроконтроллера МК5 четвертого измерительного блока, выходы датчиков напряжения ДН48-ДН51 и тока ДТ24-ДТ27 подключаются к входам микроконтроллера МК6 пятого измерительного блока, выходы датчиков напряжения ДН52-ДН55 и тока ДТ28-ДТ31 подключаются к входам микроконтроллера МК7 шестого измерительного блока.

Выходы ВСС72, блока записи данных БЗД65, блока часов реального времени БЧРВ58 подключаются к входам второго микроконтроллера МК2, выходы ВСС73, блока записи данных БЗД66, блока часов реального времени БЧРВ59 подключаются к входам третьего микроконтроллера МК3, выходы ВСС74, блока записи данных БЗД67, блока часов реального времени БЧРВ60 подключаются к входам четвертого микроконтроллера МК4, выходы ВСС75, блока записи данных БЗД68, блока часов реального времени БЧРВ61 подключаются к входам пятого микроконтроллера МК5, выходы ВСС76, блока записи данных БЗД69, блока часов реального времени БЧРВ52 подключаются к входам шестого микроконтроллера МК6, выходы ВСС77, блока записи данных БЗД70, блока часов реального времени БЧРВ63 подключаются к входам седьмого микроконтроллера МК7.

ВСС71, работает в режиме приемника и получает данные по каналу связи от ВСС72-ВСС77 измерительных блоков. Микроконтроллер МК1, центрального блока получает данные от ВСС71, выполняет обработку данных и передает их на блок индикации и сигнализации БИС56. Выходы ВСС71, блока записи данных БЗД64, блока часов реального времени БЧРВ57, блока индикации и сигнализации БИС56 подключаются к входам первого микроконтроллера МК1.

Блок записи данных БЗД64 производит запись всех получаемых данных с привязкой к конкретному измерительному блоку. Блок часов реального времени БЧРВ57 центрального блока производит привязку этих данных к астрономическому времени и дате. Это позволяет синхронизировать полученные данные.

Применение предлагаемого измерительного комплекса для синхронизированных по времени измерений параметров режимов работы электрической сети позволит осуществить мобильное синхронизированное измерение параметров режимов работы исследуемой электрической сети одновременно в нескольких точках, в том числе измерять токи и напряжения в нулевом проводе пятипроводной сети, вести фиксацию в данных точках потреблённой электроэнергии, архивировать измеряемые значения и передавать все измеренные данные в центральный блок, удалённый от места измерений. Это позволяет выявлять хищения электроэнергии, выявлять участки ЛЭП с повышенными потерями электроэнергии и потерями напряжения, выявлять участки сети с недостаточной пропускной способностью, выявлять участки сети с отклонениями качества электроэнергии, выявлять несимметрию в сети, проверять соответствие потребляемой абонентами мощности договорным условиям, уточнять правильность выбора проводов и кабелей.

Изобретение относится к электронно-измерительной технике, в частности к области обследования электрических сетей, и может быть использовано для синхронизированных удалённых измерений параметров режимов работы электрической сети одновременно в нескольких точках. Сущность: измерительный комплекс для синхронизированных по времени измерений параметров режимов работы электрической сети содержит съёмные датчики тока с преобразователем тока в напряжение, блок записи данных, блок часов реального времени, датчики напряжения, микроконтроллеры, блок индикации и сигнализации, согласно изобретению, содержит шесть измерительных блоков, устанавливаемых в исследуемой линии электропередачи. В каждом блоке размещены микроконтроллер, по четыре датчика напряжения и тока с преобразователем тока в напряжение, выходы которых подключены к входам микроконтроллера, блок часов реального времени, блок записи данных и встроенное средство связи, передающее по каналу связи данные в центральный блок с привязкой данных к астрономическому времени. Технический результат: повышение функциональности и расширение области применения за счёт обеспечения возможности выполнять синхронизированные измерения параметров режимов работы электрической сети одновременно в нескольких точках и измерения напряжения и тока в нулевом проводе пятипроводных линий. 1 ил.

Измерительный комплекс для синхронизированных по времени измерений параметров режимов работы электрической сети, содержащий датчики напряжения, съёмные датчики тока, блок записи данных, блок часов реального времени, микроконтроллеры, блок индикации и сигнализации, отличающийся тем, что он снабжен шестью измерительными блоками, устанавливаемыми в исследуемой линии электропередачи, в каждом из которых размещены микроконтроллер, к входам которого подключены выходы четырех датчиков напряжения и четырех датчиков тока с преобразователем тока в напряжение, блок часов реального времени, блок записи данных и встроенное средство связи, передающее данные по каналу связи в его центральный блок с привязкой данных к астрономическому времени.