EA003601B1 - Electrical energy meter - Google Patents
Electrical energy meter Download PDFInfo
- Publication number
- EA003601B1 EA003601B1 EA200101233A EA200101233A EA003601B1 EA 003601 B1 EA003601 B1 EA 003601B1 EA 200101233 A EA200101233 A EA 200101233A EA 200101233 A EA200101233 A EA 200101233A EA 003601 B1 EA003601 B1 EA 003601B1
- Authority
- EA
- Eurasian Patent Office
- Prior art keywords
- meter
- electricity
- amount
- sensors
- time
- Prior art date
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G07—CHECKING-DEVICES
- G07F—COIN-FREED OR LIKE APPARATUS
- G07F7/00—Mechanisms actuated by objects other than coins to free or to actuate vending, hiring, coin or paper currency dispensing or refunding apparatus
- G07F7/08—Mechanisms actuated by objects other than coins to free or to actuate vending, hiring, coin or paper currency dispensing or refunding apparatus by coded identity card or credit card or other personal identification means
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G06Q20/00—Payment architectures, schemes or protocols
- G06Q20/04—Payment circuits
- G06Q20/06—Private payment circuits, e.g. involving electronic currency used among participants of a common payment scheme
- G06Q20/065—Private payment circuits, e.g. involving electronic currency used among participants of a common payment scheme using e-cash
- G06Q20/0652—Private payment circuits, e.g. involving electronic currency used among participants of a common payment scheme using e-cash e-cash with decreasing value according to a parameter, e.g. time
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G06Q20/00—Payment architectures, schemes or protocols
- G06Q20/08—Payment architectures
- G06Q20/12—Payment architectures specially adapted for electronic shopping systems
- G06Q20/127—Shopping or accessing services according to a time-limitation
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G06Q20/00—Payment architectures, schemes or protocols
- G06Q20/22—Payment schemes or models
- G06Q20/28—Pre-payment schemes, e.g. "pay before"
-
- G—PHYSICS
- G07—CHECKING-DEVICES
- G07F—COIN-FREED OR LIKE APPARATUS
- G07F15/00—Coin-freed apparatus with meter-controlled dispensing of liquid, gas or electricity
-
- G—PHYSICS
- G07—CHECKING-DEVICES
- G07F—COIN-FREED OR LIKE APPARATUS
- G07F17/00—Coin-freed apparatus for hiring articles; Coin-freed facilities or services
- G07F17/0014—Coin-freed apparatus for hiring articles; Coin-freed facilities or services for vending, access and use of specific services not covered anywhere else in G07F17/00
Abstract
Description
Область, к которой относится изобретениеFIELD OF THE INVENTION
Настоящее изобретение относится к устройствам для измерения и контроля потребляемой электроэнергии и предназначено для выполнения указанных функций с обеспечением гарантированных платежей потребителями электроэнергии и предотвращения несанкционированного ее использования (хищения).The present invention relates to devices for measuring and controlling the consumed electricity and is intended to perform these functions with guaranteed payments by consumers of electricity and prevent its unauthorized use (theft).
Уровень техникиState of the art
Известно большое число различных современных устройств для измерения потребляемой электроэнергии с использованием полупроводниковых логических элементов и элементов импульсной техники, преобразователей информации (сигналов одного вида в другой), в том числе аналого-цифровых (например, патент США № 3947763 от 1976 г., И8 С1.. 342/142, Ιηΐ. С1. СО1В 11/32).A large number of various modern devices are known for measuring electric energy consumption using semiconductor logic and pulse technology elements, information converters (signals of one kind to another), including analog-digital (for example, US patent No. 3947763 from 1976, I8 C1 .. 342/142, Ιηΐ. C1. СО1В 11/32).
Известны и более современные измерители потребляемой электроэнергии с программируемыми компонентами, включающие в себя микроконтроллер, элементы памяти, дисплей, интерфейс. Такие измерители, помимо прочего, реагируют определенным образом на отклонения тока или напряжения в ту или иную сторону заданного диапазона (например, патент США № 5315 235 от 1994 г., И8 С1.. 324/116, Ιηΐ. С1. С 01В 19/16).More modern meters of consumed electricity with programmable components are known, including a microcontroller, memory elements, a display, an interface. Such meters, among other things, react in a certain way to deviations of current or voltage in one direction or another of a given range (for example, US patent No. 5315 235 from 1994, I8 C1 .. 324/116, Ιηΐ. C1. C 01B 19 / sixteen).
Разработаны и программируемые, с развитой логикой действия, измерители электроэнергии, преимущественно для промышленных объектов (см., например, Европейский патент № ЕР 0857978 А2 от 12.08.1998 (заявлен 21.02.1992), Ιηΐ. С1. С 01В 22/00; его аналог патент США № 5631843 от 20.05.1997 (заявлен 6.06.1996).Developed and programmable, with a developed logic of action, electricity meters, mainly for industrial facilities (see, for example, European Patent No. EP 0857978 A2 of 08/12/1998 (filed 02/21/1992), Ιηΐ. C1. 01B 22/00; its analogue US patent No. 5631843 from 05.20.1997 (claimed 6.06.1996).
Подобного уровня измерители известны в том числе с использованием уплотненных цепей аналого-цифровых преобразователей (например, патент США № 5544089 от 1996 г. (заявлен 7.06.1995), И8 С1.. 364/492, Ιηΐ. С1 С 06Е 17/00).Meters of a similar level are known including the use of sealed circuits of analog-to-digital converters (for example, US patent No. 5544089 of 1996 (filed June 7, 1995), I8 C1 .. 364/492, Ιηΐ. C1 С 06Е 17/00) .
Упомянутые технические решения предназначены для использования преимущественно в высокоразвитых странах (с соответствующим уровнем культуры потребителей различного рода услуг), в частности, для точного измерения потребляемой электроэнергии на промышленных и прочих достаточно мощных предприятиях (в том числе с неравномерной загрузкой электрических сетей).The mentioned technical solutions are intended for use mainly in highly developed countries (with an appropriate level of culture of consumers of various kinds of services), in particular, for accurate measurement of consumed electricity in industrial and other sufficiently powerful enterprises (including with uneven loading of electric networks).
Вместе с тем, во многих странах мира, прежде всего в развивающихся, включая страны, образовавшиеся на территории бывшего СССР, существует проблема оплаты коммунальных услуг, в частности потребляемой электроэнергии. Для решения этой проблемы многие известные компании разработали и производят электронные счетчики, пропускающие электроэнергию потребителям только после ее оплаты. Потребитель, у которого установлен такой счетчик, оплачивает электроэнергию и получает электронную карту (5шаг1 сагб), в память которой внесена оплаченная потребителем сумма. Далее потребитель вставляет электронную карту в счетчик, который запоминает оплаченную сумму и позволяет потребителю получить соответствующее количество электроэнергии.At the same time, in many countries of the world, especially in developing countries, including countries that were formed on the territory of the former USSR, there is a problem of payment for utilities, in particular, consumed electricity. To solve this problem, many well-known companies have developed and are producing electronic meters that transmit electricity to consumers only after it has been paid. A consumer who has such a meter installed pays for electricity and receives an electronic card (5 step 1 sagb), in the memory of which the amount paid by the consumer is entered. Next, the consumer inserts an electronic card into the meter, which remembers the amount paid and allows the consumer to receive the appropriate amount of electricity.
К указанным компаниям, занимающимся такими счетчиками, в частности, относятся: ЕаибЬ & Суг (Швейцария), Ωα1ο1οΚΐΓοη (Россия), ЗсЫитЬсгдсг (Франция), Ό.Μ.8. Μοΐοκ Пб. (Великобритания), Со η 1 од 8οιι11ι ЛГпса (ЮАР), ΝίδΚο Рго)сс1 Е1сс1гоп1С5 & Соттцшсабош Пб. (Израиль). - см., например, специализированный журнал по вопросам измерительной техники Мс1сппд ΙηΙθΓη;·ιΙίοη;·ι1. 1998, Ьщс 1, 8οιι11ι АГпса. ЗсагЬогоидй РиЬйсабощ И-истаиошб (Ρΐу) Ш., р.р. 24-25,27,28-29.The indicated companies involved in such meters include, in particular: Eaib & Sug (Switzerland), Ωα1ο1οΚΐΓοη (Russia), ZsYitSgdsg (France), Ό.Μ.8. Μοΐοκ Sat (Great Britain), Co η 1 od 8οιι11ι of Lgpsa (South Africa), ΝίδΚο Rgo) ss1 E1ss1gop1S5 & Sottshsabosh Pb. (Israel). - see, for example, the specialized journal for measuring technology Ms1sppp ΙηΙθΓη; · ιΙίοη; · ι1. 1998, Ls 1, 8οιι11ι AGPS. Zsagogoidy Riysaboshch I-historyb (Ρΐу) Ш., р.р. 24-25.27.28-29.
Существующие счетчики - индивидуального пользования. Каждый такой счетчик содержит реле для отключения потребителя (после израсходования им оплаченного количества электроэнергии), дисплей (показывающий оставшуюся к данному моменту сумму, на которую потребитель еще может получить электроэнергию), интерфейс, узел считывания информации с электронной карты, датчик регистрации параметров электрического тока и процессор, который запоминает информацию с электронной карты, рассчитывает количество израсходованных потребителем электроэнергии и соответствующей суммы, рассчитывает и передает на дисплей информацию об оставшейся сумме, запоминает и передает по требованию на интерфейс информацию об изменении во времени параметров электрического тока за последние шесть месяцев, дает команду реле на отключение потребителя, когда у него израсходована вся оплаченная сумма - см., например, техническое описание к такому счетчику (Ргс-РаутсгИ Мц1бВа1с РгодгаттаЬ1с Ро\гсг Мс1сг) разработки компании ΝίδΕο Рго)сс1 Е1сс1гошс5 & С’оттишсабощ Εΐ6., 1995 (выдержки и чертеж приведены в приложении к настоящей заявке).Existing meters are for individual use. Each such counter contains a relay to turn off the consumer (after it has consumed the paid amount of electricity), a display (showing the amount remaining by that moment, which the consumer can still receive electricity), an interface, an electronic card information reading unit, an electric current parameter registration sensor, and a processor that stores information from an electronic card, calculates the amount of energy consumed by the consumer and the corresponding amount, calculates and transfers the display shows information about the remaining amount, remembers and transmits, upon request to the interface, information about the time variation of electric current parameters over the past six months, gives the relay a command to turn off the consumer when he has spent the entire amount paid - see, for example, the technical description for such counter (Rgs-RautsgI Mts1bVa1s Rgodgatta1s Rho \ gsg Ms1sg) developed by the company ΝίδΕο Rgo) ss1 E1ss1goshs5 & S'ottischabosch 6., 1995 (excerpts and drawing are given in the appendix to this application).
Однако, такие счетчики имеют высокую цену (100-500 долларов США), и поэтому дополнительные средства, собранные с их помощью, не позволяют окупить в приемлемое время затраты на приобретение и монтаж этих счетчиков.However, such meters have a high price (100-500 US dollars), and therefore the additional funds collected with their help do not allow you to recoup the costs for the purchase and installation of these meters in reasonable time.
Компании Ό.Μ.8. Μοΐοτκ Ыб. (Великобритания) и Вак-ТссЮ Εΐ6. (Израиль) разработали приставки к существующим индукционным счетчикам, которые также обеспечивают отпуск электроэнергии после предварительной оплаты. Эти приставки дешевле электронных счетчиков, но все же стоят вместе с индукционными счетчиками 70-90 долларов США, и срок их окупаемости также неприемлем.Companies Ό.Μ.8. Μοΐοτκ Yb. (UK) and Wack-TssU Εΐ6. (Israel) developed consoles for existing induction meters, which also provide electricity supply after an advance payment. These consoles are cheaper than electronic meters, but still cost 70-90 US dollars together with induction meters, and their payback period is also unacceptable.
Указанные электронные счетчики и индукционные счетчики с приставками устанавливаются либо в квартирах, либо в подъезде. В обоих случаях у потребителя имеется возможность использовать электроэнергию без оплаты (похищать электроэнергию), проложив провод мимо счетчика.The indicated electronic meters and induction meters with prefixes are installed either in apartments or in the entrance. In both cases, the consumer has the opportunity to use electricity without payment (to steal electricity) by laying a wire past the meter.
Однако для злоумышленника легче и менее рискованно похищать электроэнергию, если счетчик установлен в квартире, а размещать счетчики в подъездах нецелесообразно, так как в ряде случаев похищают и/или выводят из строя уже сами счетчики.However, it is easier and less risky for an attacker to steal electricity if the meter is installed in the apartment, and it is impractical to place the meters in the entrances, since in some cases the meters themselves are stolen and / or disabled.
По этим причинам электронные счетчики и приставки к индукционным счетчикам не нашли широкого применения.For these reasons, electronic meters and set-top boxes for induction meters have not been widely used.
Сущность изобретенияSUMMARY OF THE INVENTION
Целью настоящего изобретения является исключение указанных недостатков известных технических решений, т.е. создание счетчика потребляемой электроэнергии с ее предоплатой, приемлемой для потребителя стоимости, с одновременным исключением возможности хищения электроэнергии недобросовестными потребителями.The aim of the present invention is to eliminate these disadvantages of the known technical solutions, i.e. creation of a meter of consumed electricity with its prepayment, acceptable to the consumer cost, while eliminating the possibility of theft of electricity by unscrupulous consumers.
Поставленная цель достигается предлагаемым счетчиком, предназначенным для надежного одновременного обслуживания многих потребителей, с возможной установкой одного устройства на подъезд, дом или поселок (аул, кишлак и т. п.).The goal is achieved by the proposed meter, designed for reliable simultaneous servicing of many consumers, with the possible installation of one device on the porch, house or village (village, village, etc.).
Предлагаемый счетчик, как и известный того же класса, имеет считыватель информации (например, с электронной карты (кшай сагб)), дисплей для выдачи информации (в частности, для показа оставшейся суммы платежа), интерфейс для передачи внешнему устройству информации об изменениях параметров электрического тока за определенное время, процессор для расчета величин израсходованной электроэнергии, произведенных платежей, сумм оставшихся средств, а также для управления функциональными элементами счетчика.The proposed counter, like a well-known counter of the same class, has a reader of information (for example, from an electronic card (kshay sagb)), a display for issuing information (in particular, to show the remaining payment amount), an interface for transmitting information to an external device about changes in the parameters of the electric current for a certain time, a processor for calculating the amount of consumed electricity, payments made, the amount of remaining funds, as well as for controlling the functional elements of the meter.
Но, в отличие от известных, предлагаемый счетчик имеет мультиплексор, подключенный к выходам группы датчиков параметров тока (количество не менее числа обслуживаемых потребителей) и по выходу связанный с общим процессором для передачи последнему информации о параметрах потребляемого тока от каждого датчика в функции времени. Счетчик имеет также подключенный к выходам процессора общий командаппарат для передачи команд процессора группам реле (в количестве не менее числа обслуживаемых потребителей) для отключения соответствующего потребителя от электросети в случае достижения расхода электроэнергии указанным потребителем заданного значения (уровня).But, unlike the known ones, the proposed counter has a multiplexer connected to the outputs of the group of current parameter sensors (the number of at least the number of consumers served) and connected to a common processor to transmit the latest information about the parameters of the current consumption from each sensor as a function of time. The counter also has a common command device connected to the processor outputs for transmitting processor instructions to relay groups (in the amount of at least the number of consumers served) to disconnect the corresponding consumer from the mains if the specified consumption (level) is reached by the specified consumer.
При описанном решении обеспечивается снижение стоимости счетчика, приходящейся на одного потребителя, по крайней мере, за счет того, что интерфейс, дисплей, считывающее устройство и процессор используются один на множество потребителей, и становится экономически целесообразным широкое применение таких счетчиков. Для повышения точности из мерения параметров электрического тока каждый датчик может быть снабжен трансформатором тока, а между мультиплексором и процессором включается аналого-цифровой преобразователь (АЦП) с частотой включений, достаточной для обеспечения заданного класса точности регистрации параметров тока во времени. В случае невозможности и/или нецелесообразности использования АЦП с частотой включений, достаточной для регистрации параметров тока с заданной точностью, датчик снабжается трансформатором тока, линейным генератором импульсов и счетчиком импульсов, последний из которых через мультиплексор связан с процессором.With the described solution, a counter cost per customer is reduced, at least due to the fact that the interface, display, reader and processor are used alone for many consumers, and the widespread use of such meters becomes economically feasible. To increase the accuracy of measuring the parameters of the electric current, each sensor can be equipped with a current transformer, and an analog-to-digital converter (ADC) is switched on between the multiplexer and the processor with an switching frequency sufficient to provide a given class of accuracy in recording the current parameters in time. If it is impossible and / or inexpedient to use the ADC with a switching frequency sufficient to record the current parameters with a given accuracy, the sensor is equipped with a current transformer, a linear pulse generator and a pulse counter, the last of which is connected to the processor via a multiplexer.
- Для упрощения конструкции датчик параметров тока может быть снабжен шунтом (вместо трансформатора тока), связанным с линейным генератором импульсов;- To simplify the design, the current parameter sensor can be equipped with a shunt (instead of a current transformer) connected to a linear pulse generator;
- причем выход последнего через оптический разделитель цепей (оптическую пару) связан со счетчиком импульсов;- moreover, the output of the latter through an optical circuit separator (optical pair) is connected to a pulse counter;
- по выходу связанным с процессором через мультиплексор, с обеспечением повышения безопасности эксплуатации.- output associated with the processor through the multiplexer, with the aim of improving operational safety.
Для предотвращения попыток несанкционированных подключений потребителей к электросети и/или воздействий на элементы счетчика, последние смонтированы в одном боксе, (защищенном от различных видов воздействий), соединенном индивидуальными проводами с помещениями потребителей, находящихся под индивидуальным контролем. При расположении потребителей на значительном расстоянии друг от друга (в частности, в сельской местности), когда соединение потребителей со счетчиком индивидуальным проводом экономически нецелесообразно, счетчикTo prevent attempts by unauthorized consumers to connect to the power grid and / or impact on meter elements, the latter are mounted in one box (protected from various types of influences), connected by individual wires to the premises of consumers under individual control. When consumers are located at a considerable distance from each other (in particular, in rural areas), when connecting consumers to the meter with an individual wire is not economically feasible, the meter
- выполнен с размещением в центральном боксе и персональных боксах для каждого потребителя,- made with placement in a central box and personal boxes for each consumer,
- причем в центральном боксе установлены элементы, общие для всех потребителей и приемопередатчик,- and in the central box installed elements common to all consumers and the transceiver,
- а персональные боксы расположены в непосредственной близости от каждого потребителя тока в труднодоступном месте, и в них установлены датчики параметров тока, реле и устройства для обеспечения связи между персональными и центральными боксами.- And personal boxes are located in the immediate vicinity of each current consumer in a hard-to-reach place, and they have current sensors, relays and devices installed to ensure communication between personal and central boxes.
В последнем случае, для предотвращения хищения электроэнергии присоединением к электросети на участке между центральным и персональными боксами, в дополнение к датчикам в персональных боксах, на входе в счетчик в центральном боксе также размещен датчик параметров тока, а счетчик снабжен устройством для подачи аварийного сигнала и отключения потребителей в случае превышения разницы количеств электроэнергии, вошедшей в счетчик, и электроэнергии, зафиксированной датчиками персональных боксов за тот же период времени.In the latter case, in order to prevent theft of electricity by connecting to the mains between the central and personal boxes, in addition to the sensors in personal boxes, a current parameter sensor is also placed at the entrance to the meter in the central box, and the meter is equipped with an alarm and shutdown device consumers in case of excess of the difference in the amounts of electricity included in the meter, and electricity recorded by the sensors of personal boxes for the same period of time.
При этом боксы снабжены устройствами для подачи звукового сигнала, отключения от электросети потребителя и передачи аварийного сигнала поставщику электроэнергии в случае несанкционированного вскрытия боксов (воздействия на боксы) счетчика (или участок электросети, находящийся под контролем счетчика).At the same time, the boxes are equipped with devices for supplying an audible signal, disconnecting the consumer from the power supply network and transmitting an alarm signal to the electricity supplier in the event of unauthorized opening of the boxes (impact on the boxes) of the meter (or a section of the power grid under the control of the meter).
Предлагаемым техническим решением (при расположении потребителей на значительном расстоянии друг от друга) предусмотрено предотвращение сверхнормативных потерь электроэнергии на основе способа, в соответствии с которым:The proposed technical solution (when consumers are located at a considerable distance from each other) provides for the prevention of excess electricity losses based on the method in accordance with which:
- измеряют количество энергии, поступившей в счетчик за фиксированный промежуток времени,- measure the amount of energy received in the meter for a fixed period of time,
- определяют суммарное количество электроэнергии, зафиксированной датчиками в персональных боксах за этот же промежуток времени,- determine the total amount of electricity recorded by the sensors in personal boxes for the same period of time,
- определяют уровень фактических потерь (разность между количеством электроэнергии, поступившей в счетчик, и суммарным количеством электроэнергии, зафиксированной датчиками персональных боксов за тот же промежуток времени),- determine the level of actual losses (the difference between the amount of electricity received in the meter and the total amount of electricity recorded by the sensors of personal boxes for the same period of time),
- сравнивают результат определения фактических потерь с уровнем допустимых потерь,- compare the result of determining the actual losses with the level of permissible losses,
- отключают потребителей и подают аварийные сигналы в случае превышения фактических потерь допустимого уровня.- disconnect consumers and give alarms in case of exceeding the actual losses of the acceptable level.
Сравнительный анализ предлагаемого счетчика и известных технических решений аналогичного назначения показывает, что первый имеет новизну, промышленную применимость, изобретательский уровень, а поэтому заслуживает правовой защиты в виде патента.A comparative analysis of the proposed counter and known technical solutions for a similar purpose shows that the first has novelty, industrial applicability, inventive step, and therefore deserves legal protection in the form of a patent.
Перечень фигур чертежейList of drawings
На фиг. 1 - показана структурная схема базового варианта предлагаемого счетчика;In FIG. 1 - shows a structural diagram of a basic version of the proposed counter;
на фиг. 2 - структурная схема счетчика с АЦП и трансформаторами тока датчиков параметров тока;in FIG. 2 is a structural diagram of a counter with an ADC and current transformers of current parameter sensors;
на фиг. 3 - фрагмент структурной схемы счетчика с трансформатором тока датчика, линейным генератором импульсов и счетчиком импульсов;in FIG. 3 is a fragment of a structural diagram of a counter with a sensor current transformer, a linear pulse generator, and a pulse counter;
на фиг. 4 - фрагмент структурной схемы с шунтом датчика параметров тока, линейным генератором импульсов, оптическим разделителем цепей и счетчиком импульсов;in FIG. 4 is a fragment of a structural diagram with a shunt of a current parameter sensor, a linear pulse generator, an optical splitter, and a pulse counter;
на фиг. 5 - схема размещения основных частей счетчика при расположении потребителей на значительном расстоянии друг от друга.in FIG. 5 - layout of the main parts of the meter with the location of consumers at a considerable distance from each other.
Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретенияInformation confirming the possibility of carrying out the invention
Предлагаемый счетчик в базовом варианте (фиг. 1) содержит датчики 1 параметров электрического тока (напряжение и ток), изменяющихся во времени. Количество датчиков не менее числа η подключенных потребителей. Выходы датчиков 11-1η подключены ко входам мультиплексора 2, по выходу связанного с микропроцессором 3 для последовательного считывания последним показаний датчиков (показания из двоичных счетчиков в количестве, равном числу потребителей) и записи результатов в энергонезависимую память (необходимую для хранения текущих показаний в случае отключения от электроэнергии).The proposed counter in the basic version (Fig. 1) contains sensors 1 of the parameters of electric current (voltage and current), varying in time. The number of sensors is not less than the number η of connected consumers. The outputs of the sensors 1 1 -1 η are connected to the inputs of the multiplexer 2, the output associated with the microprocessor 3 for sequential reading of the sensor readings (readings from binary counters in an amount equal to the number of consumers) and recording the results in non-volatile memory (necessary to store current readings in power outage).
К микропроцессорам подключен и считыватель 4 информации со кшай-сагк о сумме платежа, предварительно внесенного каждым потребителем за пользование электроэнергией.The reader 4 is also connected to the microprocessor information from ksai-sagk about the amount of payment previously made by each consumer for the use of electricity.
К микропроцессору 3 подключен также дисплей 5 для выдачи информации, в частности об оставшейся сумме платежа каждого потребителя (соответствующей количеству киловаттчасов электроэнергии, которую потребитель может еще израсходовать).A display 5 is also connected to the microprocessor 3 to provide information, in particular, on the remaining payment amount of each consumer (corresponding to the number of kilowatt hours of electricity that the consumer can still use up).
Далее, к микропроцессору подключен интерфейс 6 для передачи по требованию информации внешнему устройству. Наконец, к выходам микропроцессора подключен общий командоаппарат 7, в частности, в виде дешифратора из двоичного кода в позиционный и усилителя с выходным током, достаточным для нормального функционирования включенного в его цепь реле (или полупроводникового ключа) 8, предназначенного для включения электропитания каждого потребителя, предварительно оплатившего электроэнергию, а в случае достижения расхода электроэнергии конкретным потребителем заданного значения указанное реле (ключ) 8 обеспечит отключение исчерпавшего свой лимит потребителя от электросети (всего в счетчике установлено η реле или ключей 81-8η, соответствующих каждому подключенному к счетчику потребителю). Для повышения точности измерения параметров электрического тока, каждый датчик может быть снабжен трансформатором тока 9 и усилителем 10 (фиг. 2), а между мультиплексором 2 и микропроцессором 3 включается аналого-цифровой преобразователь (АЦП) с частотой включений, обеспечивающей регистрацию параметров тока во времени с наперед заданной точностью.Further, an interface 6 is connected to the microprocessor for transmitting information to an external device on demand. Finally, a common command device 7 is connected to the microprocessor outputs, in particular, in the form of a decoder from a binary code to a positional one and an amplifier with an output current sufficient for the normal functioning of a relay (or semiconductor switch) 8 included in its circuit designed to turn on the power supply of each consumer, pre-paid electricity, and if the specific consumer consumes electricity at a predetermined value, the specified relay (key) 8 will ensure that the limit has expired the consumer from the mains (in total, the meter has η relays or keys 8 1 -8 η corresponding to each consumer connected to the meter). To improve the accuracy of measuring the parameters of the electric current, each sensor can be equipped with a current transformer 9 and an amplifier 10 (Fig. 2), and between the multiplexer 2 and the microprocessor 3 an analog-to-digital converter (ADC) is switched on with a switching frequency that provides registration of the current parameters in time with predetermined accuracy.
В случае невозможности и/или нецелесообразности использования АЦП с частотой включений, достаточной для регистрации параметров тока с заданной точностью, датчик снабжается трансформатором тока 9 (фиг. 3), линейным генератором импульсов 12 и счетчиком импульсов 13, последний из которых через мультиплексор связан с микропроцессором 3. Вместо трансформатора тока может быть применен шунт 14 (фиг. 4), связанный с линейным генератором импульсов 12; при этом выход последнего через оптический разделитель 15 цепей (оптическую пару) связывается со счетчиком импульсов 13, по выходу связанным с микропроцессором 3 через мультиплексор.If it is impossible and / or inappropriate to use the ADC with a switching frequency sufficient to register the current parameters with a given accuracy, the sensor is equipped with a current transformer 9 (Fig. 3), a linear pulse generator 12 and a pulse counter 13, the last of which is connected to the microprocessor via a multiplexer 3. Instead of a current transformer, a shunt 14 (Fig. 4) connected with a linear pulse generator 12 can be used; wherein the output of the latter through the optical splitter 15 circuits (optical pair) is connected to the pulse counter 13, the output connected to the microprocessor 3 through the multiplexer.
Указанный генератор 12, индивидуальный для каждого потребителя, предназначен для преобразования численного значения поступающей электроэнергии в последовательность импульсов заданной длительности, следующих с интервалом, пропорциональным значению активной мощности (соответственно - поступающей электроэнергии).The specified generator 12, individual for each consumer, is designed to convert the numerical value of the incoming electricity into a sequence of pulses of a given duration, following with an interval proportional to the value of the active power (respectively, the incoming electricity).
Для предотвращения попыток несанкционированных подключений потребителей к электросети и/или воздействий на элементы счетчика, последние смонтированы в одном боксе (защищенном от различных видов воздействий), соединенном индивидуальными проводами с помещениями потребителей, находящихся под индивидуальным контролем.To prevent attempts by unauthorized consumers to connect to the power grid and / or effects on meter elements, the latter are mounted in one box (protected from various types of influences), connected by individual wires to the premises of consumers under individual control.
При расположении потребителей на значительном расстоянии друг от друга (в частности, в сельской местности), когда соединение потребителей со счетчиком индивидуальным проводом экономически нецелесообразно, счетчик (фиг. 5)When consumers are located at a considerable distance from each other (in particular, in rural areas), when connecting consumers to the meter with an individual wire is not economically feasible, the meter (Fig. 5)
- выполнен с размещением в центральном боксе 16 и персональных боксах 174-17п для каждого потребителя,- made with placement in the central box 16 and personal boxes 17 4 -17 p for each consumer,
- причем в центральном боксе установлены элементы, общие для всех потребителей (в частности, функциональные элементы 1, 3, 4, 5), и приемопередатчик 18,- and in the Central box installed elements common to all consumers (in particular, the functional elements 1, 3, 4, 5), and the transceiver 18,
- а персональные боксы 171-17п расположены в непосредственной близости от каждого потребителя тока 191-19п в труднодоступном месте, и в них установлены датчики 1 параметров тока, в частности, элементы 144-14п, 124-12п, 13ι-13η, реле 84-8п и устройства 184-18п для обеспечения связи между персональными и центральными боксами.- and personal boxes 171-17p are located in the immediate vicinity of each current consumer 19 1 -19 p in an inaccessible place, and they have sensors 1 of current parameters, in particular, elements 14 4 -14 p , 12 4 -12 p , 13ι -13 η , relay 8 4 -8 p and devices 18 4 -18 p for communication between personal and central boxes.
В последнем случае, для предотвращения хищения электроэнергии присоединением к электросети на участке между центральным и персональным боксами, в дополнение к датчикам в персональных боксах, на входе в счетчик в центральном боксе также размещен датчик параметров тока, а счетчик снабжен устройством 20, 201-20п для подачи аварийного сигнала и отключения потребителей, когда разница между количеством электроэнергии, вошедшей в счетчик, и электроэнергии, израсходованной потребителями (зафиксировано датчиками персональных боксов) за тот же период времени превысит допустимое значение. При этом боксы снабжены устройствами для подачи звукового сигнала отключения от электросети потребителя и передачи аварийного сигнала поставщику электроэнергии в случае несанкционированного вскрытия боксов (воздействия на боксы) счетчика (или участок электросети, находящийся под контролем счетчика). Работа счетчика осуществляется следующим образом. Для нормального функционирования системы получения электроэнергии потребители предварительно оплачивают электроэнергию в банке, который фиксирует в персональных 8шаг1-сагЙ8 количество энергии, оплаченной каждым потребите лем. Для пользования электроэнергией потребители вставляют 8шаг(-сагЙ8 в счетчик. Микропроцессор с помощью приемного устройства фиксирует в соответствующей ячейке памяти сумму платежа, произведенного каждым потребителем, и тарифный коэффициент, соответствующий этому потребителю. После этого микропроцессор включает реле (или его бесконтактный эквивалент - полупроводниковый ключ), т.е. электропитание тех потребителей, которые оплатили электроэнергию. Во время работы счетчика микропроцессор совместно с мультиплексором последовательно опрашивает все датчики, которые передают параметры электрического тока в аналоговой форме, в частности АЦП. Последний преобразует их в цифровую форму и передает микропроцессору. Цикл опроса повторяется с частотой включений, достаточной для обеспечения заданного класса точности счетчика.In the latter case, to prevent theft of electricity in addition to electricity between the central portion and a personal boxes, in addition to the sensors in personal boxes, at the entrance to the counter in a central box also available current parameters of the sensor, and is provided with a counter device 20, p 201-20 to signal an alarm and turn off consumers when the difference between the amount of electricity included in the meter and the energy consumed by consumers (recorded by personal box sensors) for the same time iodine will exceed the allowed value. At the same time, the boxes are equipped with devices for supplying an audible signal to disconnect from the consumer’s mains and transmitting an alarm to the electricity supplier in case of unauthorized opening of the boxes (impact on the boxes) of the meter (or a section of the electric network under the control of the meter). The operation of the counter is as follows. For the normal functioning of the electricity generation system, consumers pre-pay electricity in a bank, which records in personal 8-step-1-step 8 the amount of energy paid by each consumer. To use electricity, consumers insert an 8 step (-sagY8 into the meter. Using a receiving device, the microprocessor records the amount of payment made by each consumer and the tariff coefficient corresponding to that consumer in the corresponding memory cell. After that, the microprocessor turns on the relay (or its non-contact equivalent is a semiconductor key ), i.e. the power supply of those consumers who paid for electricity. During operation of the meter, the microprocessor in conjunction with the multiplexer sequentially polls It reads all the sensors that transmit the electric current parameters in analog form, in particular the ADC. The latter converts them into digital form and transmits them to the microprocessor. The polling cycle is repeated with the switching frequency sufficient to ensure the specified accuracy class of the counter.
Подобная частота позволяет микропроцессору вычислить с требуемой точностью количество электроэнергии, полученной каждым потребителем, и передать в его ячейку информацию о параметрах поступившего к нему электрического тока, количестве израсходованной электроэнергии, использованных и оставшихся сумм платежей с учетом временных тарифов. Если потребитель использовал всю сумму предварительного платежа (и не позаботился о следующем платеже), микропроцессор с помощью командоаппарата (и соответствующего реле) отключает этого потребителя от системы электропитания (электросети). Потребитель имеем возможность в любой момент проверять оставшуюся в его активе часть суммы платежа за электроэнергию. Для этого он должен вставить в счетчик 8шаг1-сагй, после чего микропроцессор выдаст на дисплей оставшуюся часть суммы платежа, оставшуюся в ячейке памяти этого потребителя. В другом варианте исполнения счетчика датчик параметров тока, содержащий трансформатор тока (или шунт), линейный генератор импульсов и счетчик импульсов (количество которых пропорционально количеству поступающей электроэнергии), передает информацию о параметрах электрического тока и количестве поступившей энергии через мультиплексор непосредственно микропроцессору.Such a frequency allows the microprocessor to calculate with the required accuracy the amount of electricity received by each consumer, and transfer to his cell information about the parameters of the electric current received by him, the amount of consumed electricity, the used and remaining amounts of payments, taking into account temporary tariffs. If the consumer used the full amount of the advance payment (and did not take care of the next payment), the microprocessor disconnects this consumer from the power supply system (mains) using a command device (and the corresponding relay). The consumer has the opportunity at any time to check the remaining part of the amount of payment for electricity. To do this, he must insert 8shag1-sagy into the counter, after which the microprocessor will display the remaining part of the payment amount remaining in the memory of this consumer. In another embodiment of the counter, a current parameter sensor comprising a current transformer (or shunt), a linear pulse generator and a pulse counter (the number of which is proportional to the amount of incoming electricity) transmits information about the parameters of the electric current and the amount of incoming energy directly to the microprocessor through the multiplexer.
При этом импульсы, формируемые каждым генератором 12, через оптическую развязку (в исполнении счетчика с шунтом), для исключения гальванической связи между электросетью и микропроцессором, попадают в счетчик 13 импульсов (двоичный), опрашиваемый микропроцессором с заданным интервалом времени (с заданной периодичностью). Каждый раз после считывания показаний счетчик 13 «обнуляется» во избежание переполнения. Результаты считывания суммируются в ячейке памяти потребителя и сравниваются со значением оплаченной электроэнергии. В этом варианте пере дача информации может осуществляться с достаточно низкой частотой. Это позволяет передавать информацию от датчиков через мультиплексор к микропроцессору с помощью приемопередатчиков при размещении элементов счетчика в различных (в центральном и персональных для каждого потребителя) боксах на значительном расстоянии друг от друга. Но именно при таком размещении элементов счетчика и потребителей появляется более благоприятная для злоумышленников возможность хищения электроэнергии присоединением к электрической сети между центральным и индивидуальными (персональными) боксами. Для предотвращения хищения электроэнергии с помощью специальных устройств, установленных в боксах, подаются звуковые сигналы, сигнал отключения от электросети потребителей и аварийный сигнал поставщику электроэнергии в случае несанкционированного вскрытия бокса счетчика (или воздействия на боксы) или воздействия на участок электросети, находящийся под контролем счетчика. Указанная функция (предотвращение хищения) обеспечивается передачей в микропроцессор информации о количестве электроэнергии, поступившей на вход счетчика, и общего количества электроэнергии, зафиксированной датчиками в персональных блоках за определенный промежуток времени, и последующим сравнением этих значений. При хищении электроэнергии разность между указанными измеренными количествами электроэнергии будет больше допустимого предела, приводя к указанным выше действиям системы.In this case, the pulses generated by each generator 12, through optical isolation (performed by the counter with a shunt), to exclude galvanic communication between the mains and the microprocessor, fall into the 13 pulse counter (binary), interrogated by the microprocessor with a given time interval (with a given frequency). Each time after reading the readings, the counter 13 is “reset” to avoid overflow. The reading results are summarized in the consumer’s memory cell and compared with the value of the paid electricity. In this embodiment, information can be transmitted at a fairly low frequency. This allows you to transmit information from sensors through the multiplexer to the microprocessor using transceivers when placing the counter elements in different (in the central and personal for each consumer) boxes at a considerable distance from each other. But it is precisely with this arrangement of meter elements and consumers that an opportunity is more favorable for attackers to steal electricity by connecting to the electric network between the central and individual (personal) boxes. To prevent the theft of electricity using special devices installed in the boxes, sound signals are sent, a disconnect signal from the consumers' power supply network and an alarm signal to the electricity supplier in case of unauthorized opening of the meter box (or impact on the boxes) or impact on the power supply section controlled by the meter. The indicated function (theft prevention) is provided by transmitting to the microprocessor information about the amount of electricity received at the meter input and the total amount of electricity recorded by the sensors in personal units for a certain period of time, and then comparing these values. In case of theft of electricity, the difference between the indicated measured quantities of electricity will be greater than the allowable limit, leading to the above system actions.
Claims (9)
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
IL13040799A IL130407A0 (en) | 1999-06-10 | 1999-06-10 | Electrical energy meter |
PCT/IL2000/000340 WO2000077527A2 (en) | 1999-06-10 | 2000-06-08 | Electrical energy meter |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
EA200101233A1 EA200101233A1 (en) | 2002-06-27 |
EA003601B1 true EA003601B1 (en) | 2003-06-26 |
Family
ID=11072910
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
EA200101233A EA003601B1 (en) | 1999-06-10 | 2000-06-08 | Electrical energy meter |
Country Status (7)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN1169076C (en) |
AP (2) | AP2002002390A0 (en) |
AU (1) | AU5243200A (en) |
EA (1) | EA003601B1 (en) |
IL (1) | IL130407A0 (en) |
UA (1) | UA72254C2 (en) |
WO (1) | WO2000077527A2 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103323666A (en) * | 2013-06-24 | 2013-09-25 | 国电南京自动化股份有限公司 | Integrated type electric power measurement module |
CN106910290A (en) * | 2017-01-13 | 2017-06-30 | 成都中科慧源科技有限公司 | A kind of metering abnormality alarming system of intelligent gas meter |
CN106920331A (en) * | 2017-01-13 | 2017-07-04 | 成都中科慧源科技有限公司 | A kind of metering abnormality alarming system and method for intelligent gas meter |
Families Citing this family (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2834408B1 (en) * | 2001-12-28 | 2008-05-30 | Roiret Entpr S | ELECTRONIC SYSTEM FOR MANAGING INFORMATION AND DISTRIBUTING PRODUCT (S) AND / OR NETWORK SERVICE (S) (X). |
KR100641128B1 (en) | 2002-07-12 | 2006-11-02 | 엘지전자 주식회사 | Wireless telemetering apparatus and control method of mobile communication system |
GB2408578B (en) * | 2003-11-25 | 2007-01-24 | Landis & Gyr Ag | Improvements in or relating to metering |
SG140494A1 (en) * | 2006-08-24 | 2008-03-28 | Energy Market Authority | Utility vending system and method |
WO2009127152A1 (en) * | 2008-04-18 | 2009-10-22 | 湖北盛佳电器设备有限公司 | Quickly combined cordwood metering device and function expanding module combined with the same |
DE102009011757A1 (en) | 2009-03-04 | 2010-09-09 | Inensus Gmbh | Controller for small power grids for use as interface between one or more current generators and individual electricity consumers, comprises energy distributor for branching of electrical power from feeder line to multiple consumer lines |
CN102121977A (en) * | 2010-12-14 | 2011-07-13 | 华北电网有限公司计量中心 | Method and device for detecting IC (Integrate Circuit) card electric energy meter |
CN104158670B (en) * | 2014-08-27 | 2017-12-26 | 北京华力创通科技股份有限公司 | Gigabit Ethernet bypass apparatus |
CN105572471A (en) * | 2015-12-18 | 2016-05-11 | 杭州意聚电子技术有限公司 | Multipath meter, built-in circuit board and centralized meter reading system |
CN107305244A (en) * | 2016-04-20 | 2017-10-31 | 白庆文 | Electric energy meter abnormal alarm device |
CN111830301B (en) * | 2019-04-23 | 2023-03-31 | 宁波三星智能电气有限公司 | Electric energy meter |
US11131695B2 (en) * | 2019-08-15 | 2021-09-28 | Analog Devices, Inc. | Measuring electrical energy consumption |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3870866A (en) * | 1971-11-11 | 1975-03-11 | Halpern John Wolfgang | Fee charging system |
US4240030A (en) * | 1978-12-14 | 1980-12-16 | Bateman Jess R | Intelligent electric utility meter |
GB8412277D0 (en) * | 1984-05-14 | 1984-06-20 | Gen Electric Co Plc | Electricity metering equipment |
GB8614620D0 (en) * | 1986-06-16 | 1986-07-23 | Schlumberger Electronics Uk | Commodity metering systems |
JP3220056B2 (en) * | 1997-08-06 | 2001-10-22 | 矢崎総業株式会社 | Prepaid energy meter |
-
1999
- 1999-06-10 IL IL13040799A patent/IL130407A0/en unknown
-
2000
- 2000-06-08 WO PCT/IL2000/000340 patent/WO2000077527A2/en active Application Filing
- 2000-06-08 AP APAP/P/2002/002390A patent/AP2002002390A0/en unknown
- 2000-06-08 AP APAP/P/2002/002385A patent/AP2002002385A0/en unknown
- 2000-06-08 EA EA200101233A patent/EA003601B1/en not_active IP Right Cessation
- 2000-06-08 CN CNB008111863A patent/CN1169076C/en not_active Expired - Fee Related
- 2000-06-08 AU AU52432/00A patent/AU5243200A/en not_active Abandoned
- 2000-08-06 UA UA2002010189A patent/UA72254C2/en unknown
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103323666A (en) * | 2013-06-24 | 2013-09-25 | 国电南京自动化股份有限公司 | Integrated type electric power measurement module |
CN103323666B (en) * | 2013-06-24 | 2015-12-23 | 南京国电南自电网自动化有限公司 | Integrated form electric energy metering module |
CN106910290A (en) * | 2017-01-13 | 2017-06-30 | 成都中科慧源科技有限公司 | A kind of metering abnormality alarming system of intelligent gas meter |
CN106920331A (en) * | 2017-01-13 | 2017-07-04 | 成都中科慧源科技有限公司 | A kind of metering abnormality alarming system and method for intelligent gas meter |
CN106920331B (en) * | 2017-01-13 | 2019-06-28 | 成都中科慧源科技有限公司 | A kind of metering abnormality alarming system and method for intelligent gas meter |
CN106910290B (en) * | 2017-01-13 | 2019-06-28 | 成都中科慧源科技有限公司 | A kind of metering abnormality alarming system of intelligent gas meter |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2000077527A2 (en) | 2000-12-21 |
EA200101233A1 (en) | 2002-06-27 |
CN1169076C (en) | 2004-09-29 |
AP2002002390A0 (en) | 2002-03-31 |
AP2002002385A0 (en) | 2002-03-31 |
IL130407A0 (en) | 2000-06-01 |
UA72254C2 (en) | 2005-02-15 |
WO2000077527A3 (en) | 2001-04-19 |
CN1367905A (en) | 2002-09-04 |
AU5243200A (en) | 2001-01-02 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EA003601B1 (en) | Electrical energy meter | |
CA1143843A (en) | Meters for measuring electrical energy consumption | |
US6906637B2 (en) | Utility disconnect controller | |
US5831550A (en) | System and process for the measurement of the electric energy consumption of a plurality of consumers | |
US5574653A (en) | Switchboard | |
EP0163440A1 (en) | Electricity metering equipment | |
JP2005513900A5 (en) | ||
US20130307694A1 (en) | Electricity/power metering system and method | |
EP0419106B1 (en) | Commodity metering systems | |
GB2379993A (en) | Electrical energy consumption and generation metering arrangement | |
Gandhi et al. | Smart Metering in electric power distribution system | |
WO2009043065A2 (en) | Remote monitoring system | |
GB2096370A (en) | Electrical energy consumption meter | |
GB2313201A (en) | Isolation bypass detector for a commodity supply line | |
RU2193812C2 (en) | Device for on-line control of electrical energy supply and consumption in ac power mains | |
GB2280290A (en) | Commodity metering apparatus | |
EP0643841B1 (en) | System and process for the measurement of the electric energy consumption of a plurality of consumers | |
EP0742442B1 (en) | Improvements in or relating to modulised utility meters | |
WO2013168156A1 (en) | Electricity/power metering system and method | |
CZ2001731A3 (en) | System for checking medium consumption | |
Comellini et al. | Enhanced distribution automation system based on new communication technology at ENEL | |
AU639813B2 (en) | A switchboard | |
EP0448910A1 (en) | Metering management system responsive to supplied wave form and including a secure metering apparatus | |
Loe | Second-tier metering for smaller industrial and commercial consumers | |
Payne et al. | A new approach to intelligent metering and power line communication |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s) |
Designated state(s): AM AZ KZ TM |