Устройство для контроля и учета потребления электроэнергии Советский патент 1983 года по МПК G01R11/54 

входом четвертого счетчика, .выход ; которого подключен к первому входу блока деления, второй вход кото{5ого соединен с выходом второго сумматора, шестой выход первого счетчика подключен к первому входу четвертого блока памяти, к второму входу второго . сумматора и к второму входу третье- . го .регистра сдвига, выход KOTOPOJ O соединен с перовым входом пятого блока сравнения, второй вход которого под-, ключен к выходу четвертого блока памяти,, второй вход которого соединен

с выходом пятого блока сравнения, четвертый выход хрониэатора подключен к второму входу блока селекции, выходы блока ввода информации соединены соответственно с вторыми входами первого, третьего li четвертого блоков сравнения, соответствующие входы Яблока индикации подключены к пятому выходу хронизатора, к выходу первого сумматора, к выходам первого и вто--. рого блоков сравнения, к выходу блока деления и к выходу четвертого блока памяти.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ И УЧЕТА ПОТРЕБЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ, содержащее датчик импулЛюв, выходы которых через соответствующие последовательно соединенные первый регистр сдвига и шифратор подключены к вхо- .. дам блока согласования, выход которого соединен с первым входом блока селекции, выходы которого подключе- . ны к входам управляемого генератора И к первому входу блока задания адреса, второй вход которого подк.пючен к первому-выходукоммутатора, второй выход которого соединен с соответствующим входом блока согласования, вход коммутатора подключен к выходу управляемого генератора, первый вход первого распределителя импульсов соединен с выходом преобразователя импульсов, выходы распределителя импульсов подключены к группе входов первого счетчика, первый второй и третий выходы которого соединены соответственно с входом блока индикации, с входом регистратора и с входом первого блока памяти, датчик временных импульсов подключен к входу хронизатора, первый выход котоэого соединён с входом первого счетчика, первый блок сравнения ,и блок задания коэффициентов, отличающееся тем, что, с целью расширения информативности устройства, в него введены элементы И, второйи третий регистры сдвига, второй,, третий и четвертый блоки памяти, второй, третий и четверть4й счетчики, сумматоры, второй, третий, четвертый и пятый блоки сравнения, блок деления и блок ввода информации, второй выход хронизатора через второй счетчик подключён к первым входам первого и второго элементов И и к Первому входу второго распределителя, второй вход которого соединен с четвертым выходом первого счетчика, выход второго распределителя подключен к первому входу второго блока памяти, второй вход которого соединен с третьим .выходом хронизатора, выходы второго блока памяти подключены к вторые вхоч дам элементов И, выходы которых соединены с входами первого сумматора, первый вькод которого подключен к первому входу первого блока срав нения, выход второго регистра сдви,га соединен с первым входом третьего блока памяти, выход которого ю подключен к первому входу второго блока сравнения, второй вход которого и первый вход второго регистра 4 сдвига объединены и подключены-к пя-:. сх тому выходу первогосчетчика, выход:. ;второго блока сравнения соединен с вторым входом третьего блока памяти, первый выход хронизатора подключен к входу третьего счетчика, выход которого соединен с первыми входами третьего и четвертого блоков сравнения, выход третьего блока сравнения подклк(чен к первому входу третьего регистра сдвига и к второмувходу второго регистра сдвига, выход четвертого блока сравнения соединен с первым входом второго сумматора и с.

Изобретение относится к устройствам учета электроэнергии и .контроля режимов электропотребления крупных промышленных потребителей и может быть использовано для коммерческих и внутризаводских расчетов за использо вание электроэнергией и регулировани электропотребления на заданном уровн Известно устройство для контроля потребления энергии, содержащее датчики, подключенные к блоку приема информации, соединенные, через элемен ты ИЛИ с дешифратором адреса, который подключен.к блоку памяти, соединенному с блоком управления, выходы которого через блоки обработки инфор мации подключены квыходным блокамС Недсэстатком его является ограни.ченнаяинформативность. Наиболее б.лизким к изобретению является устройство для учета расхода и контроля режимов потребления электроэнергии, содержащее датчики импульсов, выходы которых через соответствующие последова.тельно соединенные первый регистр сдвига и шифратор подключены ко входс1м блока coглacoвaния, выход которого соединен с первьм входом блока селекции, выходы которого подключены ко входам управля- емого генератора и к первому входу блока задания адреса, второй вход которого подключен к первому выходу коммутатора, второй выход которого соединен с соответствующим входом согласования, вход коммутатора подключен к выходу управляемого генератора, первый вход первого распределителя импульсов соединен с выходом преобра.зователя импульсов, выходы распределителя импульсов подключены к группе входов первого счетчика, первый, второй и третий выходы которого соединены соответственно со входом блока индикации, со входом регистратора и со входом первого блока памяти, датчик временных импульсов подключен ко. входу хронизатора, первый выход которого соединен со входом первого счетчика, первый блок сравнения, блок задания кс| ффициен.тов, блок интервалов слежения; задатчик программы слежения за нагрузкой и блок контрольных цифр С23. С цельюповышения эффективности . работы энергоагрегатов энергосистем введены надбавка за повыиенное потребление Реактивной мощности (Оф по сравнению с заданным оптимальным значёНиемСрг) в часы максимумов активной нагрузки энергосистемы ц.зо , где РФ - фактическое значение максимальной активной мощности потребите-, ля за расчетный период ( квартал); скидка или надбавка к тарифу за отклоне.ние режима работы компенсирующих устройств от заданного . ОфагРза « По--г- - 2 Рл г где Рф2. - средняя реактивная мощность за период наименьшей.активной нагрузки энергосистемы, определяемая за расчетный период, 9,- заданнре оптимальное значение реактивной мощности. При поддержании величин Q. 9(1 на заданных оптимальных уровнях в часы максимумов и в часы минимумов активной нагрузки энергосистемы предприятие рассчитывается за электроэнергию по сниженному тарифу. - Целью изобретения является повышение информативности устройства за :чет контроля фактических величин максимальной реактивной мощности в часы максимумов активной нагрузки энергосистемы и среднего значения реактивной мощности в часы минимумов активной нагрузки энергосистемы, оп-, ределяемых за расчетный период. Поставленная цель достигается тем что в устройство контроля и учета .электроэнергии, содержащее датчики импульсов, выходы которых через соот ветствукяцйе последовательно соедине вые первый регистр сдвига и шифратор I подключены ко входам блока согласо.ва IНИН,выход которого соединен с первым (входом блока селекции, выходы которого подключены ко входам управляемо го генератора и к первому входу блока задания адреса, второй вход которого- подключен к первому выходу кс 1мутатора, второй выход которого соединен с соответствующим входсж блока согласования/ вход ко1Ф1утатора подключен к выходу управляемого генератора, первый вход первого распределителя импульсов соединен с выходом преобрайовахеляимпульсов,выхода распределителя импульсов подключены к группе входов первого счетчика, первый, второй и третий выходы которого соединены соответственно со входом блока индикации, со входом регистратора и со входом первого блока памятиj датчик временных импульсов подключен ко входу хронизатора, первый выход которого соединен со входом первого счетчика, первый бло сравнения,блок задания коэффициентову введены элементы И, второй и третий регистры сдвига, второй, тре тий и четвертый блоки памяти, второй, третий и четвертый счетчики., сумматорял,второй, третий, четвертый и пятый блоки сравнения, блок делен и блок ввода информации, второй выход хронизатора через второй счетчик подключен к.первым входам первого и второго элементов И и к первому входу второго распределителя, второй вход которого соединен с чет вертым выходом neiiBoro счетчика, вы ход второго распределителя подключе к первому входу второго блока памяти, второй вход которого соединен с третьим выходом хронизатора, выходы второго блока памяти подключены ко вторым входам элементов И, выходы которых соедияены со входами первог сумматора, первыйвыход которого подключен к первс 4у входу первого блока сравнения, выход второго регистра сдвига соединен с первым вхо дсм третьего блока памяти, выход ко торого подключен к первому входу второго блока сравнения, второй вхрд Которого и первый вход второго регистра сдвига объединены и подклю -чены к пятому выходу первого счетчика ,выход второго блока сравнения соединен со вторым входом третьего блока памяти, первый выход хронизатора подключен ко входу третьего счетчика, выход которого соединен с первыми входами третьего и четвертого блоков сравнения, выход третье блока сравнения-подключен к первому входу третьего регистра сдвига и ко второму входу второго регистра сдвига, выход четвертого блока сравнения соединен с первым входом второго сумматора и со входом четвертого счетчика, выход которого подключен к первому входу блока деления, второй вход которого соединен с выходом второго CiT««aTopa, шестой выход первого счетчика подключен к первому входу четвертого блока памяти, ко второму входу второго сумматора и ко второму входу третьего регистра сдвига, вькод которого соединен с первым входом пятого блока сравнения, второй вход которого подключен к выходу четвертого блока памяти,второй вход ко Зорого соединен с выходом пятого блока сравнения, четвертый и пятый выхода хронизатора подключены ко вторсялу входу блока селекции, выходы блока ввода информации соединены соответственно со вторьии входами первого, третьего и четвертого блоков сравнения, соответствующие входа блока индикации подключены к пятому выходу хрониэатора, к выходу первого сумматора, к выходам перво- , го и второго блоков сравнения, к выходу блока деления и к выходу четвертого блока памяти. На чертеже представлена структурная схема устройства. Устройство содержит функциональные узлы: узел 1 сбора информации, узел 2 передачи информации, узел 3 обработки информации, узел 4 регистрации и хранения информации и узел 5. советчика диспетчера. Эти узлы, в свою очередь, состоят из датчиков б импульсов, первых.регистров 7 .сдвига, шифраторов 8, блока 9 согласования, управляемого генератора 10, коммутатора 11, блока 12 селекции, блика 13 адреса, блока 14 задания коэффициентов, преобразователя 15 импульсов, : Е аспределителя 16 импульсов, первого счетчика 17, регистратора 18, первого блока 19 памяти, датчика 20 временных импульсов, хронизатора 21, второго .счетчика 22, второго распределителя 23 импульсов, второго блока 24 памяти, первого элемента И 25, второго- элемента И 26, первого сумматора 27, блока 28 ввода информации первого блока 29 сравнения, блока 30 индикации,.второго регистра 31 сдвига, третьего блока 32 памяти, . второго блока 33 сравнения, третьего счетчика 34, третьего и четвертого блоков 35 и .36 сравнения,-четвертого блока 37 памяти, третьего регистра 38 сдвига, пятого блока 39 сравнения, второго cy lмaтopa 40, .четвертого счетчика 41 и блока деления 42.

Узел 1 сбора информации предназначен для сбора информации от отдельных электросчетчиков, установленных на подстанциях промышленного предприятия, узел 2 - для передачи инфО1 1ации от отдельных энергетических подстанций в одно устройство с использованием общих для отдельных групп электросчетчиков каналов связи, узел 3 - для определения адреса исходных электросчетчиков, приг ведения энергетического веса принятых импульсов к именованным единицам ( кВт/ч), распределения этой информации в соответствии с признаками исходного электросчетчика (активный, реактивный, прием, отдача и т.д.)г также для управления и координации другими блоками устройства, узел 4 - для оперативного и долговременного хранения информации, а также для документирования результатов учета, узел 5 - для контроля режимов электропотребления и индикации превышения контрольных параметров.

Датчики б Импульсов расположены на электроподстанциях группами и служат для учета электроэнергии, потребляемой предприятием, возвращаемой в энепгозистему или отдаваемой субъабонентам.

Устройство работает следующим образом.

Датчики б импульсов, зарегистрировав определенную порцию электроэнергии, вьадают на регистры 7 сдвига импульсы, энергетический вес которых определяется коэффициентами трансФормации трансформаторов тока и напряжения данного присоединения. В регистрах 7 сдвига на каждый датчик имеется ячейка памяти на один бит информации, в которую и заносится этот импульс.

В устройстве принята опросная система передачи информации с подстанций на диспетчерский пункт. Частота опроса выбрана так, чтобы избежать потери импульсов при максимальной скорости вращения дисков электрос Чет чиков. Каждая электроподстанция, содержащая N счетчиков, соединена с испетчерским пунктом свсэй линией связи, содержащей один канал связи. Согласование линий связи со входом блока 12 селекции и коммутатора 11 осуществляется согласующими трансорматорами и усилителями блока 9 огласования. Управляемый генератор 10 вырабатывает сигналы Начало связи, число которых определяется чисом линий связи. Эти сигналы направяются коммутатором 11 поочередно в каждую линию связи. Одновременно коммутатор 11 выдает сигнал в блок 13 адреса с адресом линии связи, коорая подключена в данный момент.

По приходу сигнала Начало связи в очередной шифратор 8 информация переписывается из регистров 7 в промежуточные регистры шифратора 8, преобразуется в последователь 1ый код Манчестера, дополняется сигналом четности и выдается в линию связи. Через блок 9 согласования информация поступает в блок 12 селекции, где производится выделение кода и синхроимпульсов и проверка принятой информации на четность. В случае отрицательного результата проверки выдается сигнал в управляемый генератор 10 на повторение сигнала Начало связи в данную линию связи. Если же такой сигнал не поступает; управляемый генератор ,10 выдает сигнал Начало связи, который с помощью коммутатора 11 поступает в следящую линию связи.

Принятая и проверенная информация с блока 12 селекции поступает в блок 13 адреса, куда поступает одновременно информация с коммутатора 11 о том, какая ячейка опраидивается в данный момент. Блок 13 адреЬа с помощью элементов И направляет .пришед йий очередной импульс строго по своему адресу в блок 14 задания коэффициентов и который представляет собой .контактное поле, на котором с помощью одной группы перемычек каждоiviy датчику присваивается коэффициент выравнивания энергетического веса; вторая группа перемычек задает признак - активная, реактивная энергия, прием, отдача, абоненты, третья группа перемычек позволяет устанавливать для каждого из вышеупомянутых коэффициентов любое числс Порядок прохождения сигнала следующий . Очередной импульс информации, вышеда1ий из блока 13 адреса на клем му своего адреса, направляется с помощью перемычки первой группы на шину одного из коэффициентов, откуда перемычки третьей группы преобразуют его в двоичный код, соответствующий десятичному числу этого коэффициента. Код этот передается в преобразователь 15. Одновременно этот же импульс попадает на часть контактного поля со второй группой перемычек, откуда выходит на один из четырех каналов, соответствующих четырем признакам: активный прием, активная отдача, реактивный прием, реактивная отдача. Здесь термины - активный, реактивный соответствуют виду энергии, учитываемой данным счетчиком, а прием или отдача соответствуют учету электроэнергий, принимаемой от энергосистемы или отда-ваемой субабонентам.

В блоке 15 импульс, пришедший от датчиков б импульсов, преобразуется в такое количество импульсов, сколько энергии израсходовано. Состоит он из трехдекадного двоично-десятичного счетчика и генератора, частота которого на несколько порядков вьше частоты опроса. Когда из блока 14 поступает двоичный код.коэффициента опрашиваемого датчика б импульсов, регистр счетчика устанавливается в состояние, соответствующее десятичному числу, дополнякадему данный коэффициент до тысячи. После этого счетный вход счетчика открывается для импульс.ов генератора, и эти импульсы воздействуют на счетчик до тех пор, пока он не достигнет тысячи Импульс переполнения последней декады закрывает счетный вход, и сам счетчик остается в нуле. Одновременно пакет счетных импульсов, количество которых равно числу энергии, зарегистрированной данным электросчетчиком, поступает на первый распределитель 16 импульсов.

Первый распределитель 16 импульсов коммутирует поступающие импульсы в соответствии с сигналами признаков поступающих из блока 14 задания коэффициентов, на соответствующий вход первого счетчика 17. Этот счетчик 17 содержит реверсивные двоично-десятичные счетчики, число которых определяется количеством заложенных признаков и зависит от конкретной схемы электроснабжения предприятия и требований к учету электроэнергии. Емкост счетчиков определяется максимальным интервалом работы блока 18 регистрации, который включается по сигналам хронизатора 21. Информация для долговременного, хранения передается в первый блок 19 памяти, который сохраняет ее при перерывах питания устройства. Датчик 20 временных импульсов представляет собой электронные часы и позволяет выставлять на своей шкале часы утреннего и вечернего максимума и нагрузки энергосистемы.

г . Хрониэатор 21 вырабатывает управ|ляющие сигналы для выдачи содержимого первого счетчика 17 текущей информации на регистрацию, через каждые полчаса в часы максимума и через два часа в остальное время, а также управляющие сигналы через минутные интервалы также в часы максимума энергосистемы, которые поступают на уэ-ел советчика диспетчера. Кроме того, хронизатор 21 вырабатывает синхронизирующие импу.пьсы, необходимые для работы других блоков. Узел 5 располагается на пульте диспетчера и служит для контроля режимов электропотребления предприятия в часы максимума энергосистемы.

С начала часов максимума нагруз.ки энергосистемы хронизатор 21 выдает Ьигнсшы через минутные интервалы на второй счетчик 22, который фop ra;рует сигналы через единицы минут, поддаваемые на второй распределитель 23, 1и элементы И 25 и 2G. На второй распределитель 23 поступает также информация с первого счетчика 17 о расходе активной электроэнергии за единицы минут. Второй распределитель ,23 импульсов содержит элементы И и :направляет информацию о расходе в

0 .соответствующие ячейки памяти второго блока 24 Пс1мяти по сигналам второго счетчика 22. В первую ячейку второго 24 памяти записывается, расход активной электроэнергии за

5 первую минуту, во вторую ячейку - за 2 мин, в третью ячейку - за 3.мин и т.д. Расход электроэнергии за 32 мин записывается вновь в первую ячейку памяти. Содержимое ячеек памяти по

0 сигналам второго счетчика 22 поступает через первый элемент И 25 на суммирующий вход первого сумматора 27, а через второй элемент Ч 26 - на вычитающий вход первого сумматора 27.

5 Коммутация выходов элементов И 25 и 26 осуществлена таким образом, что сумматор 27 определяет получасовой расход активной электроэнергии в любую минуту часов максимума за предьщу0щие полчаса. В результате первый сумматор 27 определяет разность содержимого последней по записи ячейки памяти и ячейки памяти, в которой записан расход электроэнергии за вре5мя, отстоящее от текущего на 30 мин. Полученный получасовой расход активной электроэнергии с выхода первого сумматора 27 подается на блок 29 сравнения , куда подаются также величины . контрольного и заявленного уровней

0 получасового расхода активной электроэнергии с блока 28 ввода информации. Величина контрольного уровня задается на 10-12% меньше заявленного значения. Это дает возможность

5 диспетчеру при превышении контрольного уровня принять необходимые меры по снижению нагрузки предприятия, чтобы не превысить заявленное значение получасового расхода активной

0 электроэнергии. В блоке 29 сравнения производится сравнение текущего получасового расхода активной электроэнергии с контрольным и заявленным уровнями. При превышении контроль5ного уровня выдается сигнал на блок 30 индикации о превышении контрольного уровня и величина превышения этого уровня. При превышении заявленного уровня также выдаемся сиг0нал на блок 30 индикации о превышении заявленного уровня. Кроме того, на блок 30 индикации поступает сигнал о величине текущего получасового активной электроэнергии с первого сумматора 27.

5

/ G первого выхода xipoHHsaTopa 21 управляющие сигналы через заданные интервалы времени подаются через очётчик 34 на первые входы блоков 35 и 36 сравнения. На второй вход блока 35 сравнения подаются со второго выхода блока 28 ввода информации коды, соответствующие номерам временных интервалов, относящихся к часам утреннего и вечернего максимумов нагрузки энергосистемы. На второй вход блока 36 сравнения подаются с третьего выхода блока 2В ввода информации коды, соответствующие номерам временных интервалов, относящихся к часам минимума нагрузки энергосистемы.

При наступлении часов максимума нагрузки блок 35 сравнения выдает через каждые полчаса разрешающие сигналы на регистры 31 и 38, по приходу которых в регистр 31 запивывается с выхода первого счетчика 17 информация о расходе активной электроэнергии за заданный интервал времени, а в регистр 38 записывается информация о расходе реактивной электроэнергии за указанный интервал времени с выхода .первого счетчика 17. Одновременно информация о расходе активной электроэнергии заносится в блок 32 памяти, а информация о рас-ходе реактивной электроэнергии - в блок 37 памяти. Если в следующий интервал времени расход активной электроэнергии превышает, значение, записанное в блоке 32 памят;и, то блок 33 сравнения выдает разрешающий сигнал на запись этого нового значения расхода активной электроэнергии в блок 32 памяти. Если же в следующий интервал времени значение расхода активной электроэнергии, поступившее в регистр 31 с первого счетчика 17, меньше предыдущего, записанного в блоке 32 памяти, то блок 33 сравнения разрешающего сигнала не выдает, и в-блоке 32 памяти сохраняется предыдущее значение. Таким образом, в блоке 32 памяти хранится фактическое

значение маисимгшьного расхода активной электроэнергии за заданный интервал времени, определяемое в часы максимумов нагрузки энергосистемы за расчетный период. 5 Таким же образом с помощью блока 39 сравнения в блок 37 памяти заносится и хранится фактическое значение максимального расхода реактивной электроэнергии за заданный интервал времени, определяемое в часы максимумов нагрузки энергосистемы за расчетный период. .

Фактические значения максимального расхода активной и реактивной

5 электроэнергии с блоков 23 и 37 памяти выводятся на. блок индикации, что позволяет контролировать эти ве ,личины в течение расчетного периода I и определять величину надбавки в

Q конце расчетного периода.

В часы минимума нагрузки энерго;системы блок 36 сравнения выдает через заданные интервалы времени разрешающие сигналы на вход второго сумматора 40, по приходу которых в сумматор 40 поступает с выхода первого счетчика 17 информация о расходе реактивной электроэнергии., где она суммируется за расчетный период. новременно сигналы с выхода блока 36 сравнения поступают через четвертый счетчик 4.1 на блок 42 деления, куда также поступает суммарная информация о расходе реактивной энергии за расчетный период. В блоке 42 деления суммарная информация о расходе реактивной электроэнергии делится на чис,ло интервалов измерения, т.е. определяется среднее значение расхода реактивной электроэнергии, которое выводится на блок 30 индикации. Это позволяет контролировать в течение расчетного периода фактическое среднее . значение расхода реактивной электроэнергии и удерживать на заданном оптимальном уровне, а также определять скидку или надбавку Н к тарифу в конце расчетного периода.