EA005299B1 - Электронный счетчик электроэнергии и способ передачи информации о потребляемой энергии - Google Patents
Электронный счетчик электроэнергии и способ передачи информации о потребляемой энергии 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
Предложено устройство для измерения электрической энергии, содержащее датчики тока и напряжения, микропроцессор, выполняющий функцию устройства перемножения тока и напряжения, накопления и запоминания измеренного значения электроэнергии в энергонезависимую память по аварийному сигналу от блока питания, выдачу информации на жидкокристаллический индикатор. Данные о потребленной энергии подаются на скремблер, два генератора псевдослучайной последовательности для бита "0" и бита "1", модулятор и трансформатор связи с выходом на силовую электросеть. Для множества счетчиков такого типа предложен способ асинхронного одновременного считывания показаний на основе случайного доступа коротким информационным пакетом в течение длительного временного интервала. Технический результат изобретения - повышение надежности, защищенности и дальности дистанционного съема показаний электросчетчика при пониженном энергопотреблении и электромагнитной совместимости, что позволяет снизить затраты по обслуживанию и съему показаний.
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.
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.
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.
Развитие технического уровня электрических счетчиков показывает, что предшествующие усилия не привели к созданию счетчика с необходимыми качествами:
не сокращена стоимость электросчетчика с точки зрения потребителя;
не предложено более дешевой системы оперативного контроля, что допустило бы более широкое обслуживание рынка десятков миллионов потребителей;
не обеспечена защита и долгосрочное хранение полученной информации.
Предшествующий уровень техники
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.
Механическое вращение подвижной части через червячно-зубчатую передачу подается на счетный механизм счетчика.
Недостатками известного индукционного счетчика являются потери электроэнергии и возможности искажения показаний. Индукционные счетчики не имеют никакой возможности объединения в информационную сеть для оперативного контроля.
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.
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.
К другим недостаткам можно отнести использование недолговечных электролитических конденсаторов и отсутствие возможности дистанционного съема показаний счетчика.
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.
Дороговизна и сложность этих систем оправданы только для крупных потребителей электроэнергии.
Целью настоящего изобретения является создание точного, недорогого счетчика с системой дистанционного съема показаний.
Настоящее изобретение предлагает способ дистанционного съема показаний счетчика, не требующий дополнительных затрат на создание информационной сети.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Псевдослучайное скремблирование обеспечивает также защиту от несанкционированного прослушивания и попыток воздействия на считывание показаний с электросчетчика.
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.
Источники информации
1. Илюкович А.М. Электрические счетчики, М. Госэнергоиздат, 1963, с. 23-27.
2. Патент России Ки 2144197 С1.
3. Патент России Ки 2139547 С1.
4. Измерение.ги, М. Эльстер Метроника, № 6, 2002, с. 18-20.
5. Ьйр://сошропеи18.а1ди88ой.ги/Ы1аии/Ыгаии_саЫ1е.Иш.
Claims (2)
- ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ1. Электронный счетчик для измерения электрической энергии и ее информационной передачи в силовую сеть, содержащий датчики силы тока и напряжения, информация с которых дискретизируется, корректируется, перемножается и интегрируется микропроцессором, результирующее значение энергии записывается в энергонезависимую память и индикатор, передается в силовую сеть через генератор псевдослучайной последовательности, модулятор, трансформатор связи, отличающийся тем, что электросчетчик содержит информационновременной скремблер, кодирующий случайный момент выхода информационного пакета и псевдослучайный характер последовательности битов в самом информационном пакете, что позволяет при ограниченной мощности повысить надежность и дальность передачи.
- 2. Способ передачи информации о потребляемой энергии, подлежащей оплате, измеренной электросчетчиком, микропроцессор которого формирует информационный пакет с синхропосылкой, заголовком, основным блоком данных, блоком проверки циклического контроля, постблоком с последующей модуляцией псевдослучайной последовательностью со скачками частоты, отличающийся тем, что для множества электросчетчиков, присоединенных к общей силовой сети, использован асинхронный односторонний случайный доступ для адресного разделения, непрерывно изменяемый порядок скремблирования с циклическим контролем для достоверности приема в условиях затухания и неравномерности частотной характеристики электросети.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EA200300722A EA200300722A1 (ru) | 2003-06-25 | 2003-06-25 | Электронный счетчик электроэнергии и способ передачи информации о потребляемой энергии |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EA200300722A EA200300722A1 (ru) | 2003-06-25 | 2003-06-25 | Электронный счетчик электроэнергии и способ передачи информации о потребляемой энергии |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| EA005299B1 true EA005299B1 (ru) | 2004-12-30 |
| EA200300722A1 EA200300722A1 (ru) | 2004-12-30 |
Family
ID=34585810
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| EA200300722A EA200300722A1 (ru) | 2003-06-25 | 2003-06-25 | Электронный счетчик электроэнергии и способ передачи информации о потребляемой энергии |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| EA (1) | EA200300722A1 (ru) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2622558C2 (ru) * | 2012-09-07 | 2017-06-16 | Валерий Владимирович Белозеров | Способ определения пожарно-электрического вреда и опасных факторов пожара с помощью электросчетчика-извещателя |
| CN120802163A (zh) * | 2025-09-11 | 2025-10-17 | 江苏卡欧万泓电子有限公司 | 一种智能电表性能测试方法及系统 |
-
2003
- 2003-06-25 EA EA200300722A patent/EA200300722A1/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2622558C2 (ru) * | 2012-09-07 | 2017-06-16 | Валерий Владимирович Белозеров | Способ определения пожарно-электрического вреда и опасных факторов пожара с помощью электросчетчика-извещателя |
| CN120802163A (zh) * | 2025-09-11 | 2025-10-17 | 江苏卡欧万泓电子有限公司 | 一种智能电表性能测试方法及系统 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EA200300722A1 (ru) | 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 (ru) | Автономная система считывания и записи данных | |
| US20060007016A1 (en) | Utilities and communication integrator | |
| US20080136667A1 (en) | Network for automated meter reading | |
| ES2441617T3 (es) | Sistema y método para supervisión y facturación en línea de consumo de potencia | |
| 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 (ru) | Электронный счетчик электроэнергии и способ передачи информации о потребляемой энергии | |
| KR20020077738A (ko) | 누전 전류를 이용한 전력선의 데이터 전송 및 수집 방법 | |
| 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 (ko) | 전력선모뎀이 내장된 디지털 전력량계 | |
| 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 (ko) | 적산전력량계의 원격 검침장치 | |
| RU2343496C1 (ru) | Способ и система для обнаружения фазного провода с неизвестным фазным напряжением относительно эталонного фазного напряжения | |
| 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 (es) | Sistema de medicion remota en baja tension "simerbat". | |
| 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 |