EA005299B1 - Electronic energy counter and method for information transmission of consumed energy - Google Patents
Electronic energy counter and method for information transmission of consumed energy Download PDFInfo
- Publication number
- EA005299B1 EA005299B1 EA200300722A EA200300722A EA005299B1 EA 005299 B1 EA005299 B1 EA 005299B1 EA 200300722 A EA200300722 A EA 200300722A EA 200300722 A EA200300722 A EA 200300722A EA 005299 B1 EA005299 B1 EA 005299B1
- Authority
- EA
- Eurasian Patent Office
- Prior art keywords
- information
- power network
- energy
- microprocessor
- random
- Prior art date
Links
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 title claims abstract description 10
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 8
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 claims abstract description 5
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims abstract description 3
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims abstract description 3
- 230000005611 electricity Effects 0.000 claims description 19
- 238000005562 fading Methods 0.000 claims 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 3
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 3
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 2
- 241000047875 Pica hudsonia Species 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000005314 correlation function Methods 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 230000002542 deteriorative effect Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 230000036039 immunity Effects 0.000 description 1
- 230000010365 information processing Effects 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Arrangements For Transmission Of Measured Signals (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к приборам по учету расхода электроэнергии, автоматизированного сбора и контроля показаний счетчика о потребленной электроэнергии и может быть использовано в коммунальном хозяйстве для бытовых потребителей сельских районов, крупных городов, во всех отраслях промышленности, на предприятиях и в организациях.The invention relates to instruments for metering electricity consumption, automated collection and monitoring of meter readings of electricity consumed and can be used in municipal services for residential consumers in rural areas, large cities, in all industries, enterprises and organizations.
Многие поставщики электроэнергии в настоящее время сталкиваются с серьезными трудностями, связанными с недостатком точности, достоверности учета и оперативности контроля на рынке электроэнергии. Поставщики электроэнергии придают огромное значение оперативному контролю и коммерческому учету электроэнергии. Создание автоматизированной системы коммерческого учета электроэнергии обеспечивает контроль договорных объемов электрической мощности, хранение собранной информации и ее передачу в реальном масштабе времени в инфраструктуру рынка, предотвращают коммерческие потери и хищения электроэнергии.Many electricity providers are currently facing serious difficulties due to lack of accuracy, accuracy of accounting and speed of control in the electricity market. Electricity suppliers attach great importance to operational control and commercial metering of electricity. Creation of an automated system for commercial metering of electricity ensures control of contractual volumes of electrical capacity, storage of the collected information and its transfer in real time to the market infrastructure, prevent commercial losses and theft of electricity.
Создание системы оперативного контроля на базе существующих измерительных счетчиков электроэнергии становится дорогостоящим и во многих случаях не реализуется из-за отсутствия финансовых средств у среднего и малого потребителя.Creating a system of operational control on the basis of existing metering electricity meters becomes expensive and in many cases is not implemented due to lack of funds from an average and small consumer.
Развитие технического уровня электрических счетчиков показывает, что предшествующие усилия не привели к созданию счетчика с необходимыми качествами:The development of the technical level of electric meters shows that previous efforts did not lead to the creation of a meter with the necessary qualities:
не сокращена стоимость электросчетчика с точки зрения потребителя;the cost of the electric meter is not reduced from the point of view of the consumer;
не предложено более дешевой системы оперативного контроля, что допустило бы более широкое обслуживание рынка десятков миллионов потребителей;a cheaper system of operational control has not been proposed, which would allow a wider market service for tens of millions of consumers;
не обеспечена защита и долгосрочное хранение полученной информации.not secured and long-term storage of the information received.
Предшествующий уровень техникиPrior art
Наиболее известный однофазный индукционный счетчик (Илюкович А.М. Электрические счетчики, М. Госэнергоиздат, 1963, с. 2327), выполненный из вращающегося элемента, содержащего цепь напряжения и тока с сердечником, которые создают магнитные потоки, создаваемые обмотками, пересекают алюминиевый диск, укрепленный на оси, вращаемый в опорах.The most well-known single-phase induction counter (Ilyukovich AM, Electric meters, M. Gosenergoizdat, 1963, p. 2327), made of a rotating element containing a voltage and current circuit with a core, which create magnetic fluxes generated by the windings, intersect an aluminum disk, axle-mounted, rotated in supports.
Механическое вращение подвижной части через червячно-зубчатую передачу подается на счетный механизм счетчика.Mechanical rotation of the movable part through a worm gear drive is fed to the counter counting mechanism.
Недостатками известного индукционного счетчика являются потери электроэнергии и возможности искажения показаний. Индукционные счетчики не имеют никакой возможности объединения в информационную сеть для оперативного контроля.The disadvantages of the known induction meter are the loss of electricity and the possibility of distortion of the readings. Induction meters have no ability to integrate into an information network for operational control.
Патент России КП 2144197 относится к электронным счетчикам, но предложенное ре шение обходится не дешевле и оправдано только для крупных потребителей электроэнергии. В этом варианте используется для трех фаз один канал аналого-цифрового преобразования и используются быстродействующий микропроцессор и сложная программа обработки информации. Отсутствует возможность интеграции в систему автоматизированного контроля.The Russian patent KP 2144197 applies to electronic meters, but the proposed solution is not cheaper and is justified only for large electricity consumers. In this variant, one analog-to-digital conversion channel is used for the three phases and a high-speed microprocessor and a complex information processing program are used. There is no possibility of integration into the automated control system.
Стоимостный аспект рассматривается в патенте России КП 2139547. Это изобретение достигает низкой стоимости устройства, но имеет упрощенную схему измерения напряжения в пределах четырех возможных уровней, что снижает динамический диапазон и точность электросчетчика в целом.The cost aspect is considered in the Russian patent KP 2139547. This invention achieves the low cost of the device, but has a simplified voltage measurement scheme within four possible levels, which reduces the dynamic range and accuracy of the meter as a whole.
К другим недостаткам можно отнести использование недолговечных электролитических конденсаторов и отсутствие возможности дистанционного съема показаний счетчика.Other disadvantages include the use of short-lived electrolytic capacitors and the inability to remotely read meter readings.
Электронные счетчики АЛЬФА А1200 компании Эльстер Метроника (Измерение.ги, М. Эльстер Метроника, № 6, 2002, с. 18-20) используются в составе автоматизированных систем контроля и учета электроэнергии посредством цифровых интерфейсов К8 232 и К8 485. Использование указанных интерфейсов требует создания дополнительной информационной среды и финансовых затрат на создание контрольно-информационных сетей.Electronic counters ALPHA А1200 of Elster Metronica company (Measurement.gi, M. Elster Metronica, No. 6, 2002, p. 18-20) are used as part of automated systems for control and metering of electricity through digital interfaces K8 232 and K8 485. The use of these interfaces requires creating an additional information environment and financial costs for the creation of control information networks.
Дороговизна и сложность этих систем оправданы только для крупных потребителей электроэнергии.The high cost and complexity of these systems are justified only for large consumers of electricity.
Целью настоящего изобретения является создание точного, недорогого счетчика с системой дистанционного съема показаний.The aim of the present invention is to create an accurate, inexpensive meter with a remote reading system.
Настоящее изобретение предлагает способ дистанционного съема показаний счетчика, не требующий дополнительных затрат на создание информационной сети.The present invention provides a method for remote reading of meter readings, which does not require additional costs for creating an information network.
Сущность изобретения иллюстрируется чертежом (фиг. 1). В качестве датчика тока и напряжения используются шунт 1 и резистивный делитель 2. После фильтрации сигналов тока и напряжения от наложения спектров фильтрами низких частот 3 и 4 сигнал преобразуется в цифровую форму микропроцессором 5 при помощи двух встроенных 16-разрядных аналого-цифровых преобразователей. Кроме того, микропроцессор перемножает сигнал тока и напряжения и выполняет его интегрирование, после чего полученное значение электроэнергии высвечивается на жидкокристаллическом индикаторе 6 и записывается в электрически стираемое постоянное запоминающее устройство 7.The invention is illustrated in the drawing (Fig. 1). Shunt 1 and resistive divider 2 are used as current and voltage sensors. After filtering current and voltage signals from overlapping spectra with low-pass filters 3 and 4, the signal is digitized by microprocessor 5 using two built-in 16-bit analog-to-digital converters. In addition, the microprocessor multiplies the current and voltage signal and integrates it, after which the resulting value of the electric power is displayed on the LCD display 6 and is recorded in the electrically erasable permanent memory 7.
Кроме того, микропроцессор 5 формирует информационный пакет согласно фиг. 2. Синхропосылка 15 состоит из чередующихся нулей и единиц и служит для уравновешивания декодера. Заголовок 16 предназначен для определения начала основного блока. Основной блок данных 17 содержит измеренное значение электрической энергии и серийный номер электро3 счетчика. Блок циклического контроля 18 содержит контрольные коды, предназначенные для проверки целостности информации при приеме. Пост блок 19 формирует окончание пакета и также уравновешивает приемный декодер. Полученный информационный пакет перемешивается скремблером 8 с целью получения более равномерного спектра передаваемого сообщения, что позволяет более надежно его декодировать при приеме.In addition, the microprocessor 5 generates an information packet according to FIG. 2. Synchro send 15 consists of alternating zeros and ones and serves to trim the decoder. Header 16 is intended to determine the beginning of the main unit. The main data block 17 contains the measured value of electrical energy and the serial number of the electric meter3. The cyclic control unit 18 contains control codes designed to verify the integrity of information at reception. Post block 19 forms the end of the packet and also balances the receiving decoder. The received information packet is mixed by the scrambler 8 in order to obtain a more uniform spectrum of the transmitted message, which allows it to be decoded more reliably upon reception.
Полученный скремблированный код разделяется на потоки нулей и единиц, которые получают дополнительное кодирование от генераторов псевдослучайных последовательностей 9 и 10. Эти сигналы поступают на модулятор 11, который формирует псевдослучайный сигнал со скачками частоты, различными для бита нуль и для бита единица (фиг. 3). Кодирование, или последовательность следования скачков частоты, такое, чтобы при приеме биты 0 и биты 1 максимально отличались, были ортогональными или имели минимальное значение взаимокорреляционной функции. Фиг. 3 показывает возможное построение сетки частот для бита 0 и бита 1. Сформированный сигнал через разделительный конденсатор 14 и трансформатор связи 12 поступает в силовую электросеть. Преимуществом изобретения является то, что данный электросчетчик обеспечивает надежную передачу информации учета потребленной энергии при малых затратах мощности передачи и не ухудшает электромагнитную совместимость приборов, подключенных к силовой сети.The resulting scrambled code is divided into streams of zeros and ones, which receive additional coding from pseudo-random sequence generators 9 and 10. These signals are sent to modulator 11, which forms a pseudo-random signal with frequency jumps that are different for bit zero and bit one (Fig. 3) . The coding, or the sequence of frequency jumps, is such that when received, bits 0 and bits 1 are as different as possible, orthogonal, or have a minimum value of the mutual correlation function. FIG. 3 shows the possible construction of the frequency grid for bit 0 and bit 1. The generated signal through the coupling capacitor 14 and the communication transformer 12 enters the power grid. The advantage of the invention is that this meter provides reliable transmission of information about the accounting of energy consumed at low cost of transmission power and does not affect the electromagnetic compatibility of devices connected to the power network.
Блок питания 13 вырабатывает необходимое питающее напряжение +ип и дополнительный сигнал синхросеть с частотой сети, по пропаданию которого данные о потребленной энергии сохраняются в электрически стираемом постоянном запоминающем устройстве 7.The power supply unit 13 generates the necessary supply voltage + and p and an additional signal to synchronize with the network frequency, after the loss of which the data on the consumed energy are stored in the electrically erasable permanent storage device 7.
Предложен способ передачи, сбора и приема показаний о потребляемой электроэнергии, основанный на использовании множества вышеописанных электросчетчиков, подсоединенных к общей силовой электросети. Известны специальные модемы для передачи небольших объемов данных по силовым линиям, среди которых есть малогабаритные с низковольтным питанием, такие как ММОИРЬ¥М15Е фирмы ΒΚΑυΝ Сошшишсайоп СшЬН (1Шр:// сотропеи18.агди88ОЙ.ги/Ьгаип/Ьгаип_саЫе.й1т). К сожалению, ни один из этих модемов, а также способов передачи информации не приемлем для электросчетчиков по причинам высокой стоимости, повышенного энергопотребления, сложной системы взаимодействия и сбора информации. Кроме того, ухудшаются помехозащищенность и электромагнитная совместимость с другими электроприборами, поскольку речь идет о большом количестве электросчетчиков, а следовательно модемах, подсоединенных к одной электросети. С другой стороны, здесь не требуются высокая скорость передачи данных и дуплексный режим работы.A method of transmitting, collecting and receiving testimony about the consumed electricity, based on the use of many of the above-described electricity meters connected to a common power grid. There are special modems for transferring small amounts of data over power lines, among which there are small-sized with low-voltage power supply, such as MMOIR ¥ M15E of the company ΒΚΑυши Soshshishsayop SShN (1Shr: // sotropey18.agdi88OY.gi / Yip / Ygip_saY.y1t). Unfortunately, none of these modems, as well as information transfer methods, are acceptable for electricity meters for reasons of high cost, increased power consumption, a complex system of interaction and information gathering. In addition, noise immunity and electromagnetic compatibility with other electrical devices are deteriorating, since we are talking about a large number of electricity meters and, therefore, modems connected to the same electrical network. On the other hand, it does not require a high data transfer rate and full duplex operation.
Суть предложенного способа поясняется фиг. 4 и заключается в одностороннем асинхронном случайном доступе, помехозащищенном кодировании и накоплении показаний, поступающих со множества счетчиков в общей силовой сети и находящихся в зоне действия считывающего устройства. Каждый электросчетчик из группы 20, 21, 22...Ν, показанной на фиг. 4, на протяжении заданного и длительного интервала времени однократно выдает короткий информационный пакет согласно фиг. 2 в случайный момент времени. Таким образом гарантируется разделение во времени информационных пакетов с каждого электросчетчика, что позволяет устройству считывания и накопления 24 поочередно принимать пакет с каждого электросчетчика. Если произошло случайное совпадение во времени двух и более посылок, это обнаруживается циклическим контролем целостности кода и такие посылки игнорируются.The essence of the proposed method is illustrated in FIG. 4 and consists in one-sided asynchronous random access, interference-free coding and accumulation of readings coming from a variety of meters in a common power network and located in the range of a reading device. Each meter from the group 20, 21, 22 ... Ν shown in FIG. 4, during a predetermined and long interval of time, it issues once a short information packet according to FIG. 2 at a random time. Thus, the separation in time of information packets from each electric meter is guaranteed, which allows the reader and accumulator 24 to alternately receive a package from each electric meter. If there is a random coincidence in time of two or more parcels, this is detected by cyclically monitoring the integrity of the code, and such premises are ignored.
Дополнительно предложено с каждой новой передачей информационного пакета менять код скремблера из ограниченного набора заранее заданных кодов. Это позволяет улучшить декодирование пакетов, поскольку показания электросчетчика меняются медленно, передача однообразной информации нуждается в дополнительном псевдослучайном скремблировании. Устройство считывания и накопления 24, фиг. 4, при приеме также меняет порядок скремблирования и признает верной посылку, которая проходит циклический контроль. Такое многоступенчатое скремблирование приводит к равномерному спектру передаваемого сигнала и обеспечивает повышение надежности передачи в условиях неопределенности и неравномерности частотной характеристики электросети.Additionally, it was proposed to change the scrambler code from a limited set of predefined codes with each new transmission of the information packet. This makes it possible to improve the decoding of packets, since the meter readings change slowly, transferring uniform information needs additional pseudo-random scrambling. Reader and accumulator 24, FIG. 4, upon reception, also changes the scrambling order and recognizes the parcel that is cyclically inspected as valid. Such multi-stage scrambling leads to a uniform spectrum of the transmitted signal and provides increased reliability of transmission under conditions of uncertainty and unevenness of the frequency response of the power grid.
Псевдослучайное скремблирование обеспечивает также защиту от несанкционированного прослушивания и попыток воздействия на считывание показаний с электросчетчика.Pseudo-random scrambling also provides protection against unauthorized listening and attempts to influence meter readings from an electric meter.
Дополнительным преимуществом способа является то, что к одной и той же силовой цепи может быть подключено другое устройство считывания и накопления со своей группой электросчетчиков, которое не будет иметь взаимных конфликтов, а возможно лишь пересечение и дублирование информации.An additional advantage of the method is that another reading and accumulation device can be connected to the same power circuit with its group of electricity meters, which will not have mutual conflicts, and only the intersection and duplication of information is possible.
Источники информацииInformation sources
1. Илюкович А.М. Электрические счетчики, М. Госэнергоиздат, 1963, с. 23-27.1. Ilyukovich A.M. Electric meters, M. Gosenergoizdat, 1963, p. 23-27.
2. Патент России Ки 2144197 С1.2. The patent of Russia Ki 2144197 C1.
3. Патент России Ки 2139547 С1.3. The patent of Russia Ki 2139547 C1.
4. Измерение.ги, М. Эльстер Метроника, № 6, 2002, с. 18-20.4. Measurement. Ge, M. Elster Metronika, No. 6, 2002, p. 18-20.
5. Ьйр://сошропеи18.а1ди88ой.ги/Ы1аии/Ыгаии_саЫ1е.Иш.5. LR: // Soshropei18.A1Di88oy.gi/YA1aii/Ygai_SaY1.Ish.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EA200300722A EA200300722A1 (en) | 2003-06-25 | 2003-06-25 | ELECTRONIC ELECTRIC POWER METER AND METHOD FOR TRANSMITTING INFORMATION ABOUT CONSUMED ENERGY |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EA200300722A EA200300722A1 (en) | 2003-06-25 | 2003-06-25 | ELECTRONIC ELECTRIC POWER METER AND METHOD FOR TRANSMITTING INFORMATION ABOUT CONSUMED ENERGY |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| EA005299B1 true EA005299B1 (en) | 2004-12-30 |
| EA200300722A1 EA200300722A1 (en) | 2004-12-30 |
Family
ID=34585810
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| EA200300722A EA200300722A1 (en) | 2003-06-25 | 2003-06-25 | ELECTRONIC ELECTRIC POWER METER AND METHOD FOR TRANSMITTING INFORMATION ABOUT CONSUMED ENERGY |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| EA (1) | EA200300722A1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2622558C2 (en) * | 2012-09-07 | 2017-06-16 | Валерий Владимирович Белозеров | Method of determining fire-electric damage and fire hazards by means of the electric meter-detector |
| CN120802163A (en) * | 2025-09-11 | 2025-10-17 | 江苏卡欧万泓电子有限公司 | Smart electric meter performance test method and system |
-
2003
- 2003-06-25 EA EA200300722A patent/EA200300722A1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2622558C2 (en) * | 2012-09-07 | 2017-06-16 | Валерий Владимирович Белозеров | Method of determining fire-electric damage and fire hazards by means of the electric meter-detector |
| CN120802163A (en) * | 2025-09-11 | 2025-10-17 | 江苏卡欧万泓电子有限公司 | Smart electric meter performance test method and system |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EA200300722A1 (en) | 2004-12-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5994892A (en) | Integrated circuit design automatic utility meter: apparatus & method | |
| CA1314338C (en) | Remote meter reading method and apparatus | |
| RU2100846C1 (en) | Autonomous system for reading and writing data | |
| US20060007016A1 (en) | Utilities and communication integrator | |
| US20080136667A1 (en) | Network for automated meter reading | |
| ES2441617T3 (en) | System and method for monitoring and billing in line of power consumption | |
| US20050206530A1 (en) | Solar powered radio frequency device within an energy sensor system | |
| US3747068A (en) | Remote meter reading system for kwh watthour meters and demand meters | |
| AU2005329051B2 (en) | Systems and methods for utility meter data collection | |
| US12203777B2 (en) | Meter reading schema to enhance system functionality | |
| EA005299B1 (en) | Electronic energy counter and method for information transmission of consumed energy | |
| KR20020077738A (en) | Method of transmitting and collecting data in power cable using leak current | |
| US11988538B2 (en) | Water meter powered by energy produced from fluid flow pressure changes | |
| Maranga et al. | Comparison between Power Line Carrier Communication Based Metering, GSM Based Metering & Keypad-Operated Pre-paid Metering in Kenya | |
| EP0493964A2 (en) | Automated power system | |
| Tan et al. | PIC-based automatic meter reading and control over the low voltage distribution network | |
| KR200228530Y1 (en) | Digital watt-hour meter containing electric power line modem | |
| Mahmood et al. | Methodology to Modify Existing Electromechanical Disc-type Energy Meters to AMR | |
| US20080052019A1 (en) | Compact Data Transmission Protocol for Electric Utility Meters | |
| KR20030075857A (en) | Apparatus for remote reading of power meter | |
| RU2343496C1 (en) | Method and system for detection of phase wire with unknown phase voltage relative to reference phase voltage | |
| Crainic | AMR gas meters system by radio-a new trends in natural gas metering technology in Romania | |
| WO2002091543A2 (en) | A system for electric energy distribution | |
| MXPA01010842A (en) | Remote measuring system at low simerbat voltage. | |
| Islam | Automatic Electric Billing System using Digital Wattmeter and Powerline Carrier System |
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 BY KZ KG MD TJ TM RU |