RU152096U1

RU152096U1 - REMOTE DIGITAL ELECTRIC ENERGY METER

Info

Publication number: RU152096U1
Application number: RU2014120897/28U
Authority: RU
Inventors: Иса Алигаджиевич Магомедов; Джанбулат Сергеевич Курбанов; Магомед Магомедович Курбанов; Гаджимурад Магомедович Мусаев; Алигаджи Исаевич Магомедов
Original assignee: Иса Алигаджиевич Магомедов; Джанбулат Сергеевич Курбанов; Магомед Магомедович Курбанов; Гаджимурад Магомедович Мусаев; Алигаджи Исаевич Магомедов
Priority date: 2014-05-23
Filing date: 2014-05-23
Publication date: 2015-05-10

Abstract

1. Цифровой счетчик электрической энергии, выполненный с возможностью обеспечения обмена данными с автоматизированной системой коммерческого учета электроэнергии, защиты от несанкционированного доступа к его элементам и узлам и защиты сети от короткого замыкания и от перегрузки, и с возможностью организации платежей за энергопотребление, содержащий микропроцессор, программируемые часы реального времени, блок памяти, устройство управления нагрузкой, систему измерения и контроля потребляемой электроэнергии, включающую в себя первый и второй программируемые счетчики, датчики тока по прямой цепи и обратной цепи, сигнал с которых подается на первые входы блоков измерения мощности по прямой и обратной цепям, выходы которых подключены соответственно к входам первого и второго программируемых счетчиков; жидкокристаллический индикатор, датчик напряжения сети, подключенный ко вторым входам блоков измерения мощности и к входу устройства контроля напряжения, последовательный проводной связной интерфейс RS-485, отличающийся тем, что он выполнен с возможностью обеспечения беспроводной связи с автоматизированной системой коммерческого учета электроэнергии посредством встроенных в него с подключением к микропроцессору беспроводных связных интерфейсов в виде: работающего по стандарту ZigBee®/IEEE 802.15.4 радиоканала с антенной и PLC-модема, работающего по протоколу Data link или Free MODBUS; а также с возможностью программирования часов реального времени, обеспечения организации платежей за энергопотребление, управления функциями по внештатному отключению нагрузки и последующему ее подключению, просмотру архива и обмену дан�1. A digital electric energy meter, configured to provide data exchange with an automated system of commercial electricity metering, protect against unauthorized access to its elements and nodes, and protect the network from short circuits and overloads, and with the possibility of organizing payments for energy consumption containing a microprocessor, programmable real-time clock, memory unit, load control device, a system for measuring and controlling energy consumption, including the first and the second programmable counters, current sensors in the forward circuit and reverse circuit, the signal from which is fed to the first inputs of power measurement units in the forward and reverse circuits, the outputs of which are connected respectively to the inputs of the first and second programmable counters; a liquid crystal indicator, a network voltage sensor connected to the second inputs of the power measurement units and to the input of the voltage monitoring device, an RS-485 serial wired communication interface, characterized in that it is capable of providing wireless communication with an automated system of commercial electricity metering by means of built-in with connection to the microprocessor of wireless communication interfaces in the form of: a radio channel with an antenna and a PLC modem operating according to the ZigBee® / IEEE 802.15.4 standard go via the Data link or Free MODBUS protocol; as well as with the possibility of programming a real-time clock, ensuring the organization of payments for energy consumption, managing functions for freelance load shedding and its subsequent connection, viewing the archive and exchanging data�

Description

Полезная модель относится к электронно-измерительной технике, в частности к устройствам учета и контроля потребления электрической энергии в однофазных цепях переменного тока, преимущественно в бытовом секторе.The utility model relates to electronic measuring equipment, in particular, to devices for metering and monitoring the consumption of electric energy in single-phase AC circuits, mainly in the domestic sector.

Известен цифровой счетчик электроэнергии (RU №2298192, 2007 г.), включающий микропроцессор и связанные с ним блок измерения мощности, блок памяти, часы реального времени с питанием от гальванического элемента, набор программируемых таймеров, узел контроля уровня напряжения, выполненный в виде многоуровневого порогового элемента, блок питания счетчика и устройство отключения нагрузки с приводом. Блок измерения потребляемой мощности включает в себя датчик напряжения и датчик тока, выходы которых соединены с входами перемножителя-преобразователя, выход которого подключен к микропроцессору. Счетчик содержит два, выполненных по принципу «защелки», модуля для включения/отключения нагрузки потребителя и дисплей для наглядного отражения информации и может быть использован в составе автоматизированных систем учета и контроля потребления электроэнергии - доступ внешнего управляющего устройства к памяти микропроцессора осуществляется по линиям электрической связи через модем, включенный между линией электроснабжения и микропроцессором.Known digital electricity meter (RU No. 2298192, 2007), including a microprocessor and associated power measurement unit, a memory unit, a real-time clock powered by a galvanic cell, a set of programmable timers, a voltage level control unit, made in the form of a multi-level threshold element, meter power supply and load disconnect device with drive. The power consumption measuring unit includes a voltage sensor and a current sensor, the outputs of which are connected to the inputs of the multiplier-converter, the output of which is connected to a microprocessor. The counter contains two “latches” made on the basis of the module for turning on / off the load of the consumer and a display for visual reflection of information and can be used as part of automated systems for metering and monitoring energy consumption - the external control device is accessed to the microprocessor memory via electric communication lines through a modem connected between the power line and the microprocessor.

В нем также предусмотрены защита сети потребителя от перегрузки и возможность ограничения потребляемой мощности при неплатежах за пользование электроэнергией, закрыт прямой доступ к его узлам и блокам, однако отсутствуют меры по автоматизированной защите аппаратных и программных средств счетчика от несанкционированного доступа путем отключения энергопитания. Другим достаточно серьезным недостатком такого счетчика является отсутствие в нем необходимых технических средств для организации электронных платежей, в т.ч. так называемой электронной карточки потребителя.It also provides for the protection of the consumer network from overload and the possibility of limiting the power consumption in case of non-payments for the use of electricity, the direct access to its nodes and blocks is closed, however, there are no measures to automatically protect the meter hardware and software from unauthorized access by turning off the power supply. Another rather serious drawback of such a counter is the lack of the necessary technical means for organizing electronic payments, including the so-called consumer electronic card.

Эти недостатки частично устранены в известном электронном счетчике электрической энергии (RU №130086, 2013 г.), содержащем микроконтроллер и связанные с ним модуль преобразования, жидкокристаллический индикатор, реле управления нагрузкой, электронную пломбу, энергонезависимую память, инфракрасный интерфейс и интерфейс связи, основной датчик тока, дополнительный датчик тока, основной источник питания и резервный источник питания. Такой счетчик, по сравнению с предыдущим аналогом, более функционален - он обеспечивает возможность осуществления электронных платежей (посредством Smart-карт) и содержит соответствующее устройство для чтения Smart-карты. Однако, как и в предыдущем аналоге, счетчику присущи сниженные возможности интегрирования в уже существующие разнообразные автоматизированные системы коммерческого учета электроэнергии (АСКУЭ) из-за отсутствия средств беспроводной связи. К тому же контактный обмен данными, осуществляемый с помощью устройства считывания Smart-карт снижает надежность счетчика и достоверность считываемых данных, а также создает неудобства в пользовании.These shortcomings were partially eliminated in the well-known electronic electric energy meter (RU No. 130086, 2013), containing a microcontroller and associated conversion module, a liquid crystal display, a load control relay, an electronic seal, non-volatile memory, an infrared interface and a communication interface, a main sensor current, additional current sensor, main power supply and redundant power supply. Such a counter, in comparison with the previous analogue, is more functional - it provides the possibility of electronic payments (via Smart-cards) and contains an appropriate device for reading Smart-cards. However, as in the previous analogue, the meter has inherent reduced integration capabilities in the already existing various automated systems for the commercial accounting of electricity (ASKUE) due to the lack of wireless communications. In addition, contact data exchange carried out using a Smart-card reader reduces the reliability of the counter and the reliability of the data being read, and also creates inconvenience in use.

Наиболее близким аналогом (прототипом) предлагаемой полезной модели является цифровой счетчик электрической энергии (RU №117013, 2012 г.), содержащий микропроцессор, систему измерения потребляемой электроэнергии по прямой и обратной цепям, включающую датчики тока по прямой и обратной цепям, подключенные к прямой и обратной цепям общей сети напряжения, выходы которых подключены к входам соответственно блока измерения мощности по прямой цепи и блока измерения мощности по обратной цепи, на выходы которых соответственно подключены первый программируемый счетчик и второй программируемый счетчик, подключенные к микропроцессору. К входам блока измерения мощности по прямой цепи и блока измерения мощности по обратной цепи, а также и к входу связанного с микропроцессором устройство контроля напряжения сети по верхнему и нижнему допустимым пределам подключен выход датчика напряжения сети. Счетчик снабжен пороговым устройством защиты сети от короткого замыкания и от перегрузки, датчиками несанкционированного доступа к элементам и узлам счетчика, блоком памяти, жидкокристаллическим индикатором, устройством управления нагрузкой, программируемыми часами реального времени, магниточувствительным бесконтактным устройством, основным и резервными блоками питания, адаптером последовательного интерфейса RS-485, используемого для обмена данными с АСКУЭ, и устройством обмена данными между счетчиком и АСКУЭ в виде снабженного адаптером и держателем идентификатора iButton, предназначенного для контактного съема данных с счетчика при организации электронных платежей.The closest analogue (prototype) of the proposed utility model is a digital electric energy meter (RU No. 117013, 2012), containing a microprocessor, a system for measuring energy consumption in the forward and reverse circuits, including current sensors in the forward and reverse circuits connected to the direct and reverse circuits of the common voltage network, the outputs of which are connected to the inputs of the power measurement unit in the forward circuit and the power measurement unit in the reverse circuit, the outputs of which respectively connect the first program mummable counter and a second programmable counter connected to the microprocessor. The input of the power voltage sensor is connected to the inputs of the power measurement unit in a direct circuit and the power measurement unit in the reverse circuit, as well as to the input of the voltage control device connected to the microprocessor, with the upper and lower permissible limits. The meter is equipped with a threshold device for protecting the network from short circuit and overload, sensors of unauthorized access to the elements and units of the meter, a memory unit, a liquid crystal display, a load control device, a programmable real-time clock, a magnetically sensitive contactless device, main and backup power supplies, a serial interface adapter RS-485, used for data exchange with ASKUE, and a device for exchanging data between the meter and ASKUE in the form of a supplied adapter ter and holder of the iButton identifier intended for contact data reading from the counter when organizing electronic payments.

К недостаткам прототипа следует отнести:The disadvantages of the prototype include:

- ограниченные возможности счетчика по интегрированию в уже существующие АСКУЭ, так как в нем не предусмотрена возможность беспроводной связи;- limited capabilities of the meter to integrate into existing ASKUE, since it does not provide for the possibility of wireless communication;

- сниженная надежность счетчика и достоверность обмена данными, а также неудобства в эксплуатации, обусловленные использованием идентификатора iButton и отсутствием возможности дистанционного считывание данных при организации электронных платежей, так как съем данных в прототипе может быть осуществлен только контактным способом.- reduced counter reliability and reliability of data exchange, as well as inconvenience in operation due to the use of the iButton identifier and the lack of the ability to remotely read data when organizing electronic payments, since data can be removed in the prototype only by contact.

Технический результат, достигаемый при реализации полезной модели, состоит в расширении возможностей интегрирования в АСКУЭ путем обеспечения дополнительных видов связи «счетчик - АСКУЭ», и в повышении достоверности информации при обмене «счетчик - АСКУЭ», а также удобства эксплуатации счетчика за счет обеспечения возможности бесконтактного, дистанционного съема информации с счетчика и организации электронных платежей.The technical result achieved by the implementation of the utility model consists in expanding the integration capabilities in the automated metering and control system by providing additional types of counter-ASKUE communications, and in increasing the reliability of information during the counter-automatic metering and communication system, as well as in the ease of use of the meter due to the possibility of contactless , remote reading of information from the counter and organization of electronic payments.

Технический результат достигается тем, что цифровой счетчик электрической энергии, выполненный с возможностью обеспечения обмена данными с автоматизированной системой коммерческого учета электроэнергии, защиты от несанкционированного доступа к его элементам и узлам, защиты сети от короткого замыкания и от перегрузки, и с возможностью организации платежей за энергопотребление, содержащий микропроцессор, программируемые часы реального времени, блок памяти, устройство управления нагрузкой, систему измерения и контроля потребляемой электроэнергии, включающую в себя первый и второй программируемые счетчики, датчики тока по прямой цепи и обратной цепи, сигнал с которых подается на первые входы блоков измерения мощности по прямой и обратной цепям, выходы которых подключены соответственно к входам первого и второго программируемых счетчиков; жидкокристаллический индикатор, датчик напряжения сети, подключенный ко вторым входам блоков измерения мощности и к входу устройства контроля напряжения, последовательный проводной связной интерфейс RS-485, в отличие от аналогов выполнен с возможностью обеспечения беспроводной связи с автоматизированной системой коммерческого учета электроэнергии посредством встроенных в него с подключением к микропроцессору беспроводных связных интерфейсов в виде: работающего по стандарту ZigBee®/IEEE 802.15.4 радиоканала с антенной и PLC-модема, работающего по протоколу Data link или Free MODBUS; а также с возможностью программирования часов реального времени, обеспечения организации платежей за энергопотребление, управления функциями по внештатному отключению нагрузки и последующему ее подключению, просмотру архива и обмену данными посредством выносного пульта управления, имеющего радиоканал, аналогичный упомянутому интерфейсному радиоканалу.The technical result is achieved by the fact that a digital electric energy meter, configured to provide data exchange with an automated system of commercial electricity metering, protection against unauthorized access to its elements and nodes, protect the network from short circuits and overloads, and with the possibility of organizing payments for energy consumption comprising a microprocessor, a programmable real-time clock, a memory unit, a load control device, a system for measuring and monitoring power consumption ektroenergii comprising a first and second programmable counters, sensors for the direct current circuit and the feedback circuit, the signal from which is fed to the first inputs of the power measurement units on the forward and reverse circuits, whose outputs are connected respectively to the inputs of the first and second programmable counters; a liquid crystal indicator, a network voltage sensor connected to the second inputs of the power measurement units and to the input of the voltage control device, the RS-485 serial wired communication interface, unlike analogs, is capable of providing wireless communication with an automated system of commercial electricity metering by means of built-in connecting to the microprocessor wireless communication interfaces in the form of: a ZigBee® / IEEE 802.15.4 standard radio channel with an antenna and a PLC modem working via Data link or Free MODBUS protocol; as well as with the possibility of programming a real-time clock, ensuring the organization of payments for energy consumption, controlling functions for freelance load shedding and its subsequent connection, viewing the archive and exchanging data using an external control panel having a radio channel similar to the mentioned interface radio channel.

Дополнительные отличия состоят в том, что в частных случаях исполнения радиоканалы реализованы на микросхемах СС2530Additional differences are that in particular cases of execution, the radio channels are implemented on SS2530 microcircuits

Состав встроенных в предлагаемом счетчике интерфейсов связи -беспроводных в виде радиоканала и PLC-модема и проводного RS-485 - обеспечивает расширенный диапазон интегрирования счетчика в АСКУЭ (практически во все существующие и вновь создаваемые АСКУЭ), причем с использованием одновременно не менее двух интерфейсов связи, что способствует повышению надежности связи и достоверности передаваемых данных. При этом обмен данными между счетчиком и АСКУЭ может производиться по двум интерфейсам связи в различных вариантах: по радиоканалу + PLC-модему или радиоканалу + RS-485 или PLC-модему + RS-485. Такой подход позволяет существенно расширить возможности интеграции счетчика в АСКУЭ, повысит надежность сети обмена данными и, соответственно, достоверность учетных данных.The composition of the communication interfaces built-in in the proposed meter — wireless in the form of a radio channel and a PLC modem and a wired RS-485 — provides an extended range of integration of the meter in the automated control system for automated communications management (practically in all existing and newly created automated automated control systems for electronic communications), using simultaneously at least two communication interfaces, which improves the reliability of communication and the reliability of the transmitted data. At the same time, data exchange between the meter and the automated metering system can be carried out via two communication interfaces in various versions: via the radio channel + PLC modem or the radio channel + RS-485 or the PLC modem + RS-485. This approach allows you to significantly expand the integration capabilities of the meter in the automated accounting system, and will increase the reliability of the data exchange network and, accordingly, the reliability of credentials.

Выполнение организации платежей за энергопотребление с расширенными, в отличие от прототипа, возможностями посредством пульта управления (ПУ), который служит не только для организации электронных платежей за энергопотребление, но и используется для выполнения ряда задач по дистанционной настройке счетчика и обмену данными в системе «счетчик - АСКУЭ», способствует улучшению эксплуатационных характеристик счетчика, исключает вероятность влияния человеческого фактора на процесс учета энергопотребления и платежей.Organization of payments for energy consumption with advanced, unlike the prototype, capabilities through a control panel (PU), which serves not only to organize electronic payments for energy consumption, but is also used to perform a number of tasks related to remote meter setup and data exchange in the meter system - ASKUE ”, helps to improve the operational characteristics of the meter, eliminates the likelihood of human factors affecting the process of accounting for energy consumption and payments.

К тому же, поскольку при организации платежей в память ПУ копируется вся текущая информация по энергопотреблению, которая имеется в памяти счетчика, пульт может быть использован и как дополнительный интерфейс связи «счетчик - АСКУЭ», например, при сбоях в тех интерфейсах связи,In addition, since when organizing payments, all current information on energy consumption, which is available in the meter’s memory, is copied to the control unit’s memory, the control panel can also be used as an additional “meter-ASKUE” communication interface, for example, during failures in those communication interfaces,

которые встроены в счетчик, и/или в тех случаях, когда использование встроенных интерфейсов связи невозможно или нецелесообразно, например, когда расстояние от счетчика до АСКУЭ больше радиуса действия радиоканала или PLC-модема.which are built into the meter, and / or in cases where the use of the built-in communication interfaces is impossible or impractical, for example, when the distance from the meter to the automated metering system is greater than the radius of the radio channel or PLC modem.

Использование выносного ПУ способствует повышению удобства эксплуатации счетчика за счет обеспечения бесконтактного, дистанционного съема информации с счетчика и организации электронных платежей.The use of a remote control unit improves the usability of the meter by providing contactless, remote readout of information from the meter and the organization of electronic payments.

На представленных чертежах: на фиг. 1 дана структурная схема предлагаемого счетчика; на фиг. 2 - пример общего вида ПУ.In the drawings: in FIG. 1 is a structural diagram of the proposed counter; in FIG. 2 - an example of the general form of PU.

Предлагаемый цифровой счетчик электрической энергии содержит микропроцессор 1, систему измерения и контроля потребляемой электроэнергии, включающую в себя подключенные к микропроцессору первый программируемый счетчик 2 и второй программируемые счетчики 3, датчик тока по прямой цепи 4 и датчик тока по обратной цепи 5, сигнал с которых подается на первые входы блока 6 измерения мощности по прямой и блока 7 измерения мощности по обратной цепям, выходы которых подключены, соответственно, к входам первого программируемого счетчика 2 и второго программируемого счетчика 3. Выход блока 6 измерения мощности по прямой цепи подключен к элементу индикации 8 и является поверочным выходом 9 счетчика. Датчик напряжения сети 10 подключен ко вторым входам блоков измерения мощности 6 и 7 и к входу связанного с микропроцессором 1 устройства контроля напряжения 11. Система питания счетчика содержит основной блок питания 12, резервный источник питания 13 (например, гальванический элемент), зарядное устройство 14 и устройство развязки питания 15. Счетчик содержит программируемые часы реального времени 16, пороговое устройство 17 защиты сети от короткого замыкания и от перегрузки, систему защиты счетчика от несанкционированного доступа, включающую в себя датчики несанкционированного доступа 18 и магниточувствительное бесконтактное устройство 19. а также связанные с микропроцессором 1: устройство управления нагрузкой 20, блок памяти 21,The proposed digital electric energy meter contains a microprocessor 1, a system for measuring and monitoring energy consumption, including a first programmable counter 2 and a second programmable counters 3 connected to the microprocessor, a current sensor in a direct circuit 4 and a current sensor in a reverse circuit 5, the signal from which is supplied to the first inputs of power measurement unit 6 in a straight line and power measurement unit 7 in reverse circuits, the outputs of which are connected, respectively, to the inputs of the first programmable counter 2 and second programmable counter 3. The output of the power measuring unit 6 in a direct circuit is connected to the indication element 8 and is a verification output 9 of the counter. The voltage sensor of the network 10 is connected to the second inputs of the power measuring units 6 and 7 and to the input of the voltage monitoring device 11 connected to the microprocessor 1. The meter power supply system includes a main power supply 12, a backup power source 13 (for example, a galvanic cell), a charger 14 and power isolation device 15. The counter contains a programmable real-time clock 16, a threshold device 17 for protecting the network from short circuit and overload, a counter protection system against unauthorized access, including ebya unauthorized sensors 18 and 19. The magneto-contact device and also connected with the microprocessor 1: load control unit 20, memory unit 21,

адаптер 22 последовательного связного интерфейса RS-485, вход/выход которого предназначены для подключения к линии связи АСКУЭ; жидкокристаллический индикатор (ЖКИ) 23, устройство звуковой сигнализации 24. Для обеспечения беспроводной связи в нем предусмотрены: работающий по стандарту ZigBee®/IEEE 802.15.4 радиоканал 25 с антенной 26, вход/выход которого подключен к микропроцессору 1, и PLC-модем 27, работающий по протоколу Data link или Free MODBUS, первый вход/выход которого подключен к микропроцессору 1, а второй вход/выход через устройство согласования 28 подключен к сети обмена данными с АСКУЭ.an adapter 22 of the serial communication interface RS-485, the input / output of which is intended for connection to the communication line of the automated control system for automated communications management; liquid crystal display (LCD) 23, audible alarm 24. For wireless communication, it provides: a ZigBee® / IEEE 802.15.4 standard radio channel 25 with antenna 26, the input / output of which is connected to microprocessor 1, and a PLC modem 27 using the Data link or Free MODBUS protocol, the first input / output of which is connected to microprocessor 1, and the second input / output through the matching device 28 is connected to the data exchange network with ASKUE.

ПУ 29 счетчика в приведенном примере (фиг. 2) содержит микроконтроллер 30 и подключенные к нему радиоканал 31 с антенной (аналогичный радиоканалу 25), набор сенсорных кнопок 33, многоцветные светодиодные индикаторы 34 и снабжен автономным элементом питания 35, к которому подключены все компоненты пульта.The counter PU 29 in the example (Fig. 2) contains a microcontroller 30 and a radio channel 31 with an antenna connected to it (similar to radio channel 25), a set of touch buttons 33, multi-color LED indicators 34 and is equipped with an autonomous battery 35, to which all components of the remote control are connected .

В набор сенсорных кнопок входит:The set of touch buttons includes:

- кнопка 36 «часы/архив», предназначенная для выбора режима установки часов реального времени или режима просмотра архива счетчика,- button 36 "hours / archive", designed to select the installation mode of the real-time clock or viewing mode of the archive of the counter,

- кнопка 37 «+» для увеличение значения содержимого выбранной позиции,- button 37 "+" to increase the value of the contents of the selected position,

- кнопка 38 «-» для уменьшение значения содержимого выбранной позиции,- button 38 “-” to decrease the value of the contents of the selected position,

- кнопка 39 «Откл.» для отключения нагрузки от сети,- button 39 "Off" to disconnect the load from the network,

- кнопка 40 «Подкл.» для подключения нагрузки к сети,- button 40 “Connect” for connecting the load to the network,

- кнопка 41 «Чтение данных», предназначенная для считывания данных из счетчика в ПУ,- button 41 "Read data", designed to read data from the counter in the control unit,

- кнопка 42 «Запись данных», предназначена для записи данных из ПУ в счетчик,- button 42 "Record data", is intended to record data from the control unit to the counter,

- кнопка 43 «Запись данных», предназначенная для записи данных из ПУ в АСКУЭ,- button 43 "Record data", designed to record data from the PU in the automated control system,

- кнопка 44 «Чтение данных», предназначенная для считывания данных из АСКУЭ в ПУ.- button 44 "Read data", designed to read data from ASKUE in PU.

Двухцветный светодиод «откл./подкл. нагрузки» 45 при отключенной нагрузке - зеленый, а при подключенной нагрузке - красный.Two-color LED off / on load ”45 when the load is off - green, and when the load is connected - red.

Двухцветный светодиод 46 обмена данными ПУ с счетчиком при обмене данными - мигает красным, а при корректном завершение обмена - зеленым.The two-color LED 46 of the data exchange between the control panel and the counter blinks red during data exchange, and green when the exchange is completed correctly.

Двухцветный светодиод 47 обмена данными ПУ с АСКУЭ - при обмене данными мигает красным, а при корректном завершение обмена - зеленым.Two-color LED 47 of the data exchange between the control panel and the automated control system for automated communications management - blinks red during data exchange, and green if it is correctly completed.

Микропроцессор 1 с подключенными к нему блоком памяти 21, первым программируемым счетчиком 2 и вторым программируемым счетчиком 3, программируемыми часами реального времени 16, адаптером последовательного интерфейса 22 может быть реализован на микроконтроллере ATmega164PV-10AU фирмы Atmel (www.) к параллельным портам, которого подключены: информационные и управляющие выводы ЖКИ 23, управляющие входы устройства управления нагрузкой 20, выходы датчиков несанкционированного доступа 18 к элементам и узлам счетчика, выход магниточувствительного бесконтактного устройства 19.The microprocessor 1 with a memory unit 21 connected to it, the first programmable counter 2 and the second programmable counter 3, programmable real-time clock 16, the serial interface adapter 22 can be implemented on the ATmel microcontroller Atmel (www.) To the parallel ports, which are connected : information and control outputs of the LCD 23, the control inputs of the load control device 20, the outputs of the sensors 18 unauthorized access to the elements and nodes of the counter, the output of the magnetically sensitive contactless of device 19.

Остальные устройства, блоки и функциональные узлы реализованы на следующих элементах: PLC-модем 27 на микросхеме ST7580 ST, подключенной к микроконтроллеру счетчика по UART порту; радиоканал 25 с использованием схемы СС2530 компании Texas Instruments, поддерживающей стандарты ZigBee®/IEEE 802.15.4, подключенной к микроконтроллеру счетчика по UART порту, магниточувствительное бесконтактное устройство 19 - на магниторезистивном датчике MRSS29D (www.eltech.spb.ru), устройство управления нагрузкой 20 на твердотельном реле - на HD8044ZD3 (http://www.sensor-moscow.ru/rele_tv.html), адаптер последовательного интерфейса RS-485 22 - на схеме max232 (http://www.spt.ru/victor/max.htm), ЖКИ 23 - на индикаторе WH0802A-AGG-CT или на индикаторе фирмы «МЭЛТ» (сайт ) Микроконтроллер 30 и радиоканал 31 ПУ реализованы с использованием схемы СС2530 компании Texas Instruments, к которой подключены набор сенсорных кнопок 33, многоцветные светодиоды 34.The remaining devices, blocks and functional units are implemented on the following elements: PLC-modem 27 on the ST7580 ST chip connected to the counter microcontroller via the UART port; radio channel 25 using a Texas Instruments CC2530 circuit supporting ZigBee® / IEEE 802.15.4 standards connected to a counter microcontroller via a UART port, a magnetically sensitive contactless device 19 - on an MRSS29D magnetoresistive sensor (www.eltech.spb.ru), a load control device 20 on a solid state relay - on HD8044ZD3 (http://www.sensor-moscow.ru/rele_tv.html), RS-485 serial interface adapter 22 - on max232 diagram (http://www.spt.ru/victor/max .htm), ZhKI 23 - on the WH0802A-AGG-CT indicator or on the MELT indicator (website) Microcontroller 30 and radio channel 31 of the control panel are implemented using by calling the Texas Instruments CC2530 circuit, to which a set of touch buttons 33, multi-color LEDs 34 are connected.

Принцип работы счетчика The principle of operation of the counter

После установки и подключения счетчика к сети он находится в исходном состоянии и не ведет учет электроэнергии, т.е. устройство управления нагрузкой 20 отключает нагрузку от электрической сети, а счетчик находится в режиме ожидания начальной установки часов реального времени 16, посредством трех кнопок 36, 37 и 38 расположенных на ПУ 29: кнопка 36 «часы/архив» - выбор режима установки часов и выбор позиции, вторая кнопка 37 «+» - установка значения числа в выбранной позиции вверх и третья кнопка 38 «-» установка значения числа в выбранной позиции вниз. После установки времени и даты, посредством удержания первой кнопки 36 «часы/архив» не менее 5 сек. производится перевод счетчика в рабочий режим учета, в дальнейшем кнопка 36 «часы/архив» используется для входа в режим просмотра архива, и вторая кнопка 37 «+» и третья кнопка 38 «-» в этом режиме позволяют просматривать архив вверх и вниз соответственно.After installing and connecting the meter to the network, it is in its initial state and does not record electricity, i.e. the load control device 20 disconnects the load from the electrical network, and the meter is in standby mode for the initial setting of the real-time clock 16, by means of three buttons 36, 37 and 38 located on the PU 29: button 36 "clock / archive" - selection of the clock setting mode and selection positions, the second button 37 “+” - sets the value of the number in the selected position up and the third button 38 “-” sets the value of the number in the selected position down. After setting the time and date, by holding the first button 36 "clock / archive" for at least 5 seconds. the counter is transferred to the operating accounting mode, in the future, the 36 “clock / archive” button is used to enter the archive viewing mode, and the second 37 + button and the third 38 “-” button in this mode allow viewing the archive up and down, respectively.

При переводе счетчика в режим счета электроэнергии необходимо записать в счетчик служебную информацию с ПУ 29 посредством нажатии кнопки 42 «Запись данных счетчика». При этом в блок памяти 21 записывается номер счетчика, номер ПУ 29 и другие необходимые данные, которые зависят от способа организации платежей на АСКУЭ (тариф, кредит и т.п.). В процессе записи данных из ПУ 29 в счетчик на пульте начинает мигать красный светодиод 46, а при корректном завершении процесса записи этот светодиод 46 загорается зеленым цветом в течении 2 сек. Таким образом производится привязка ПУ к конкретному счетчику. Дальнейшие все процедуры с счетчиком можно производить только с использованием данного ПУ.When transferring the meter to the electricity metering mode, it is necessary to write service information from the control unit 29 to the meter by pressing the button 42 "Record meter data". At the same time, the counter number, PU number 29 and other necessary data are recorded in the memory unit 21, which depend on the method of organizing payments to the automated accounting system for accounting and accounting (tariff, credit, etc.). In the process of writing data from the PU 29 to the counter on the remote control, the red LED 46 starts flashing, and when the recording process is completed correctly, this LED 46 lights up in green for 2 seconds. In this way, the PU is linked to a specific counter. Further all procedures with a counter can be performed only using this PU.

Для подключения потребителя к сети необходимо нажать кнопку 40 «Подкл. нагрузки» и держать нажатой в течении не менее 5 секунд в целяхTo connect the consumer to the network, press the 40 “Connect. load ”and keep pressed for at least 5 seconds in order to

безопасности. В процесс выполнение этой команды светодиод 45 горит зеленным цветом, а после подключения нагрузки - красным цветом. После подключения потребителя счетчик ведет учет электроэнергии, а элемент индикации 8 начинает мигать, что является признаком работы счетчика в режиме учета энергопотребления. security. In the process of executing this command, LED 45 lights up in green, and after connecting the load - in red. After connecting the consumer, the meter keeps a record of electricity, and display element 8 starts flashing, which is a sign of the meter working in metering mode.

Датчик напряжения 10 измеряет напряжение сети, а датчик тока по прямой цепи 4 и датчик тока по обратной цепи 5 определяют значения токов по прямой цепи и по обратной цепи соответственно. Сигналы с датчиков тока 4 и 5, а также с датчика напряжения 10 подаются на входы блоков измерения мощности 6 по прямой цепи и 7 по обратной цепи, которые осуществляют преобразование мощности в число импульсов (4000 импульсов соответствует одному кВт). Эти импульсы поступают на входы первого и второго программируемых счетчиков 2 и 3, настроенных на режим работы «сравнения» и подключенных к микропроцессору 1. Счетчики 2 и 3 содержат вспомогательные регистры и базовые двоичные счетчики. Программируемый счетчик 2 или 3, у которого первым произошло сравнение содержимого вспомогательного регистра и содержимого базового счетчика, формирует сигнал запрос прерывания, по которому микропроцессор 1 обрабатывает данные, сохраняет их в блоке памяти 21, отображает на ЖКИ 23, после чего сбрасывает в «0» содержимое обоих базовых счетчиков. Такой способ учета электроэнергии позволяет исключить вероятность хищения электроэнергии путем перефазировки и заземления нейтральной линии.The voltage sensor 10 measures the mains voltage, and the current sensor in the forward circuit 4 and the current sensor in the reverse circuit 5 determine the current values in the forward circuit and in the reverse circuit, respectively. The signals from the current sensors 4 and 5, as well as from the voltage sensor 10 are fed to the inputs of the power measuring units 6 in a direct circuit and 7 in a reverse circuit, which convert the power into the number of pulses (4000 pulses corresponds to one kW). These pulses are fed to the inputs of the first and second programmable counters 2 and 3, configured for the “comparison” mode and connected to the microprocessor 1. Counters 2 and 3 contain auxiliary registers and basic binary counters. Programmable counter 2 or 3, the first to compare the contents of the auxiliary register and the contents of the basic counter, generates an interrupt request signal, by which the microprocessor 1 processes the data, stores it in the memory unit 21, displays it on the LCD 23, and then resets it to “0” the contents of both base counters. This method of electricity metering eliminates the possibility of theft of electricity by rephasing and grounding the neutral line.

Датчики 18 несанкционированного доступа осуществляют контроль и выдачу сигнала несанкционированного доступа при снятии крышек счетчика и/или колодки, а магниточувствительное бесконтактное устройство 19 - при наличии внешнего магнитного воздействия на счетчик. По этим сигналам микропроцессор 1 фиксирует в блоке 21 памяти время и дату несанкционированного доступа, сохраняет в памяти показания счетчика и формирует сигнал отключения нагрузки для устройства управление нагрузкой 20, т.е. отключает потребителя от сети, а также по интерфейсу связи передает информацию о несанкционированном доступе на диспетчерский пункт АСКУЭ. В этом случае для повторного подключения нагрузки к сети потребителю необходимо произвести следующие действия:Unauthorized access sensors 18 monitor and issue an unauthorized access signal when removing the meter covers and / or pads, and the magnetically sensitive contactless device 19 - in the presence of external magnetic influence on the meter. Based on these signals, the microprocessor 1 records the time and date of unauthorized access in the memory unit 21, stores the counter readings in the memory, and generates a load disconnect signal for the load control device 20, i.e. disconnects the consumer from the network, and also transmits information about unauthorized access to the dispatch center of the automated accounting and control system for communication via the communication interface. In this case, to reconnect the load to the network, the consumer must perform the following actions:

1. Скопировать содержимого блока памяти 21 счетчика в микроконтроллер 30 ПУ. Считывание информации из памяти счетчика производится посредством ПУ при нажатии кнопки 41 «Чтение данных» на ПУ. После окончания считывания данных на пульте дистанционного управление загорается светодиод 46 зеленого цвета, что говорит об окончании процесса считывания информации с счетчика в микроконтроллер 30 ПУ.1. Copy the contents of the memory block 21 of the counter in the microcontroller 30 PU. The information is read out from the counter memory by means of the control panel by pressing the button 41 "Read data" on the control panel. After reading the data on the remote control, the green LED 46 lights up, which indicates the end of the process of reading information from the counter to the microcontroller 30 PU.

2. Перенести ПУ 29 в пункт оплаты платежей за электроэнергию, где установлена АСКУЭ, разработанная с учетом функциональных возможностей предлагаемого счетчика и адаптированной по форматам хранения информации к обслуживанию предлагаемого счетчика.2. Transfer PU 29 to the payment center for electricity payments, where ASKUE is installed, developed taking into account the functionality of the proposed meter and adapted in terms of information storage to the service of the proposed meter.

3. Посредством ПУ произвести считывание информации из памяти микроконтроллера 30 ПУ в АСКУЭ посредством нажатия кнопки 43 на ПУ «Запись данных». На экране дисплея АСКУЭ автоматически отображаются данные абонента, и красным цветом будет отображена информация о несанкционированном доступе к элементам и узлам счетчика (дата, время, показания счетчика).3. Using the control unit, read information from the memory of the microcontroller 30 control units in the automated control system by pressing the button 43 on the control unit “Data recording”. The subscriber’s data is automatically displayed on the display screen of the ASKUE, and information on unauthorized access to meter elements and nodes (date, time, meter readings) will be displayed in red.

4. Произвести оплату за энергопотребление с учетом штрафных санкций за несанкционированный подступ, в соответствии с соглашением на поставку электроэнергии. После чего АСКУЭ производит запись в микроконтроллер 30 ПУ кода оплаты, количества оплаченной электроэнергии и кода разрешения повторного подключения потребителя к сети.4. Make payment for energy consumption, taking into account penalties for unauthorized access, in accordance with the agreement for the supply of electricity. Then ASCAE records in the microcontroller 30 PU the payment code, the amount of paid electricity and the permission code for reconnecting the consumer to the network.

5. Потребитель по возвращению в дом производит запись данных с ПУ в счетчик, посредством кнопки 42 на ПУ, микропроцессор 1 проверяет наличие соответствующих разрешительных кодов повторного подключения и дает команду на подключение нагрузки к сети, при этом производится сравнение количества оплаченной и текущей электроэнергии. Определяется остаток5. The consumer, upon returning to the house, writes data from the control panel to the meter, by pressing the button 42 on the control panel, the microprocessor 1 checks the availability of the corresponding permissive codes for reconnecting and gives a command to connect the load to the network, while comparing the amount of paid and current electricity. The remainder is determined

неоплаченной электроэнергии, этот остаток сохраняется в блоке памяти 21, как начальное значение для ведения учета и отображается на ЖКИ 23.unpaid electricity, this balance is stored in the memory unit 21, as the initial value for accounting and is displayed on the LCD 23.

Потребитель от сети может быть автоматически отключен и при коротком замыкании в цепи нагрузки, а также при превышении установленного лимита энергопотребления данным абонентом. Обратное подключение в этих случаях производится посредством нажатии кнопки 40 «Подкл.» на ПУ в течение 5 секунд.The consumer from the network can be automatically disconnected even with a short circuit in the load circuit, as well as when the specified limit for energy consumption by this subscriber is exceeded. In these cases, the reverse connection is made by pressing the “Connect” button 40 on the control panel for 5 seconds.

Использование устройства управления нагрузкой 20 в совокупности с дистанционным управлением счетчиком по радиоканалу 25 позволяет организовать режим энергопотребления и электронные платежи абонентом, а также способствует улучшению эксплуатационных характеристик счетчика, исключает вероятность недобросовестного влияния человеческого фактора на процесс учета энергопотребления и платежей.The use of the load control device 20 in conjunction with the remote control of the meter via radio channel 25 allows you to organize the power consumption mode and electronic payments by the subscriber, and also improves the performance of the meter, eliminates the likelihood of unfair influence of the human factor on the process of accounting for energy consumption and payments.

В связи с тем, что, как общеизвестно, все интерфейсы связи имеют те или иные какие - либо свои недостатки (подвержены помехам, сбоям и т.п.), обмен данными по двум интерфейсам связи, в отличие от прототипа, предусмотренный в предлагаемом счетчике, по запросу АСКУЭ дает возможность сравнить на приемном пункте АСКУЭ данные, полученные по разным интерфейсам связи, и, при несовпадении этих данных, производить повторный опрос счетчика. Такой прием не только существенно расширяет возможности интеграции счетчика в АСКУЭ, но и способствует повышению достоверности учетных данных.Due to the fact that, as is well known, all communication interfaces have some or other of their own shortcomings (subject to interference, malfunctions, etc.), the exchange of data via two communication interfaces, in contrast to the prototype, provided in the proposed counter , upon request, ASCAE makes it possible to compare data received at different communication interfaces at a reception center of ASCAA, and, if these data do not match, re-poll the counter. This technique not only significantly expands the possibilities of integrating the meter into the automated accounting system, but also helps to increase the reliability of credentials.

Изготовление предлагаемого счетчика не требует значительных капитальных финансовых вложений. Его производство может быть налажено на имеющихся производственных площадях с использованием универсального оборудования и широко известных и общедоступных комплектующих изделий. При этом на существующем в настоящее время рынке сбыта устройств учета и контроля потребления электрической энергии имеется большой спрос на цифровые счетчики с достигаемыми при реализации полезной модели характеристиками.The manufacture of the proposed meter does not require significant capital financial investments. Its production can be established on existing production facilities using universal equipment and widely known and generally available components. At the same time, there is a great demand for digital meters with the characteristics attainable during the implementation of the utility model in the current market for electricity metering and control devices.

Claims

1. A digital electric energy meter, configured to provide data exchange with an automated system of commercial electricity metering, protect against unauthorized access to its elements and nodes, and protect the network from short circuits and overloads, and with the possibility of organizing payments for energy consumption containing a microprocessor, programmable real-time clock, memory unit, load control device, a system for measuring and controlling energy consumption, including the first and the second programmable counters, current sensors in the forward circuit and reverse circuit, the signal from which is fed to the first inputs of power measurement units in the forward and reverse circuits, the outputs of which are connected respectively to the inputs of the first and second programmable counters; a liquid crystal indicator, a network voltage sensor connected to the second inputs of the power measurement units and to the input of the voltage monitoring device, an RS-485 serial wired communication interface, characterized in that it is capable of providing wireless communication with an automated system of commercial electricity metering by means of built-in with connection to the microprocessor of wireless communication interfaces in the form of: a radio channel with an antenna and a PLC modem operating according to the ZigBee® / IEEE 802.15.4 standard go via the Data link or Free MODBUS protocol; as well as with the possibility of programming a real-time clock, ensuring the organization of payments for energy consumption, controlling functions for freelance load shedding and its subsequent connection, viewing the archive and exchanging data using an external control panel having a radio channel similar to the mentioned interface radio channel.

2. The counter according to claim 1, characterized in that the radio channels are implemented on SS2530 microcircuits.