HU219532B - Elosztóhálózat, valamint eljárás és vezérlőberendezés elektromos áram betáplálásának vezérlésére - Google Patents

Abstract

A találmány tárgya egyrészt elosztóhálózat, másrészt eljárás,harmadrészt vezérlőberendezés elektromos áram különállóenergiafogyasztó egységekben történő betáplálásának vezérlésére. Azelosztóhálózatba elvételi berendezések (6) kapcsolódnak, amelyekneklegalább egy része kapcsolót (13), mikroprocesszorral ellátottvezérlőberendezést (11), felhasználó által csatlakoztatott, központiszámítógépegység (10) által azonosítható elvételi berendezések (6)egyikére kapcsolódó vagy a benne lévő mikroprocesszor révén avezérlőberendezés (11) által azonosítható energiafogyasztó egységet(1) tartalmaz. A vezérlőberendezés (11) az azonosítás elfogadásaesetén a kapcsolót (13) zárva tartja és engedélyezi elektromos áramnaka dugaszolóaljzatból (9) történő elvételét, míg az azonosítás el nemfogadása esetén a vezérlőberendezés (11) a kapcsolót (13) kikapcsolja,és ezzel megakadályozza elektromos áramnak a dugaszolóaljzatból (9)történő elvételét. Az eljárás során az energiafogyasztó berendezést(1) az elosztóhálózat elvételi berendezéséhez (6) csatlakoztatják. Azenergiafogyasztóban (1) levő mikroprocesszorral azonosítójeletkiküldve a központi számítógépegység (10) vagy a mikroprocesszorttartalmazó vezérlőberendezés (11) számára azonosítják a felhasználót.Az azonosítás elfogadása esetén a kapcsolót (13) bekapcsolvaengedélyezik az elektromos áram elvételét, míg az azonosítás el nemfogadása esetén a kapcsolót (13) kikapcsolva az áramot lekapcsolják.Mérik az elfogyasztott villamos energiát vagy azt az időt, ameddig azenergiafogyasztó (1) be van kapcsolva. Az azonosítójel alapján afelhasznált energiafogyasztó egységgel kapcsolatban fizetésrekötelezett személynek elszámolják a fogyasztott villamos energiát. ŕ

Description

A találmány tárgya egyrészt elrendezés elektromos áramnak hálózatból elektromos vezetékeket tartalmazó elosztóhálózaton át való elvételére. Az elrendezés áram kiszolgálására szolgáló berendezéseket tartalmaz, amelyben legalább egy dugaszolóaljzat van az elektromos áramnak a kívánt áramot fogyasztó egységhez való elvételére. A hálózat központi számítógépegységet is tartalmaz, amely távközlési kapcsolatban van az egyes elvételi berendezésekkel.

A találmány tárgya továbbá berendezés és eljárás áram hálózatból való elvételének engedélyezésére és megakadályozására.

Az elosztóhálózatok helyhez kötött létesítmények, és ezt tükrözi az a mód, ahogyan az elektromos energia fogyasztását elszámolják. Ily módon a dugaszolóaljzatok és/vagy helyhez kötött berendezések formájában kialakított elvételi helyek csoportosan helyezkednek el, például egy ingatlanon vagy lakáson belül, és ezek az elvételi helyek az elosztóhálózathoz fogyasztásmérőn át csatlakoznak. A fogyasztásmérő által mért fogyasztás ellenértékének kifizetésére valamely természetes vagy jogi személy köteles. A villamos készülékek és berendezések, valamint az elektromos hajtású járművek folyamatos fejlődése és egyre szélesebb körű elterjedése következtében a jövőben egyre nagyobb szükség lesz arra, hogy olyan helyen kell villamos energiát használniuk az egyes felhasználóknak, amely lakóhelyükön vagy munkahelyükön kívül esik. így például növekvő igény várható elektromos hajtású járműveket kiszolgáló elektromos töltőállomások iránt.

Amennyiben olyan elkülönített fizetési rendszert lehet megvalósítani, amelyben az egyes felhasználók a felhasznált villamos energia mennyisége szerint fizetnek, függetlenül attól, hogy a felhasználás földrajzilag hol történik, akkor lehetséges lenne például olyan elvételi helyek kialakítása parkolóhelyekkel és hasonló helyekkel együtt, amelyeket a parkolóhely használója is igénybe tud venni a parkolás ideje alatt, és így az állás közben az időt fel tudja használni a jármű telepeinek az újbóli feltöltésére és/vagy hideg éghajlat vagy hideg időjárás esetén az utastér fűtésére, avagy meleg éghajlat alatt az utastér hűtésére. Az ilyen energiaszámlázási rendszer felhasználói valószínűleg készek nagyobb összeget fizetni a felhasznált energiáért, mivel ily módon ez az energia számukra jobban hozzáférhető.

Korábbról ismert megoldást jelent, hogy egy központi számítógép az elosztóhálózatra bocsátott jelek segítségével távközlési kapcsolatot létesít az egyes fogyasztásmérőkkel, és ezáltal járulékos feladatokat lehet ellátni és a fogyasztók számára járulékos szolgáltatást lehet nyújtani. így például egy ilyen rendszer esetében lehetőség van arra, hogy a központi számítógépből közvetlenül le lehessen olvasni az egyes fogyasztásmérőket, de az egyes fogyasztásmérők kártyaolvasó szerkezetekkel is társíthatok, ami megkönnyíti a fogyasztott villamos energia leszámlázását, amint azt a GB 2107093 szabadalmi leírás példázza. A fogyasztásmérő szekrényén elhelyezett nyomógombokkal lehetővé válik például egy külső áramszolgáltatási hely aktiválására irányuló kérés küldése. így például a saját házból vagy lakásból kérhető a hétvégi ház vagy hasonló helyiség villamos fűtésének bekapcsolása. Ilyen rendszerben csupán arra van szükség, hogy az egyes fogyasztásmérőket azonosítani lehessen, és a mért fogyasztás fizetésére kötelezett személy számára le lehessen számlázni a fogyasztott villamos energiát. Következésképpen a fogyasztás számlázása ebben az esetben is egy meghatározott földrajzi ponthoz van rendelve.

Az SE 9202514-7 szabadalmi irat elvételi helyek csoportjának vezérlését ismerteti, amely elvételi helyek például parkolóhelyeken, kempingekben helyezkednek el. A vezérlés vezérlőpultról történik. Ezen megoldás esetében a felhasználónak oda kell mennie a vezérlőpulthoz és elszámolókártya vagy hasonló segítségével és nyomógombok használatával azonosítania kell magát, ki kell választania, hogy mely elvételi helyet vagy helyeket kívánja használni, és ki kell fizetnie az ezért járó összeget. A vezérlőpult és a vonatkozó elvételi hely közötti távközlési kapcsolat történhet rádiójelek vagy külön erre a célra létesített adatátviteli áramkörök segítségével. Mivel a felhasználónak azonosítás és az elvételi hely kiválasztása céljából személyesen jelen kell lennie a vezérlőpultnál, ezért az ilyen létesítmények csak kis területen belül használhatók. Ezenkívül a felhasználó számára kevés biztonságot nyújt, mivel az elvételi helyhez kapcsolódó dugaszát erre illetéktelen személy könnyen el tudja távolítani, és saját dugaszát a dugaszolóaljzatba helyezve villamos energiát tud „lopni”, amit viszont a jogos felhasználónak ki kell fizetnie.

Az SE 9202823-2 szabadalmi irat villamos hajtású jármű energiatároló egységeinek újratöltésére szolgáló töltőberendezést ismertet. Ezen töltőberendezés egyetlen célja, hogy csökkentse az elosztóhálózatra jutó ter2

HU 219 532 Β helést és egy olyan illesztőáramkört képez, amely lehetővé teszi a járművek villamos árammal való töltését változó számú fázis, változó nagyságú feszültség és frekvencia mellett. Ez a berendezés tartalmazhat az elosztóhálózaton át megvalósítandó távközlési kapcsolatra szolgáló adót és vevőt.

Az SE 425123 szabadalmi leírás fogyasztói helyiségekben felszerelt fogyasztásmérők automatikus leolvasására, nyilvántartására és vezérlésére szolgáló központi létesítményt ismertet. Ezen létesítményben az egyes fogyasztásmérők az energiaszolgáltatóval az elosztóhálózatra bocsátott jelek segítségével tartanak kapcsolatot. Ezen létesítménnyel azt a célt kívánják elérni, hogy a villamos energia felhasználását optimalizálják a lehető legkevesebb költség elérése érdekében. Ezen létesítmény esetében is a fogyasztás elszámolása földrajzilag meghatározott hely alapján történik.

Az US 4352992 szabadalmi leírás terheléskezelő rendszert ismertet, amelyben a terhelésszabályozók szelektíven kapcsolnak be és ki nagy teljesítményű halasztható terhelést jelentő készülékeket az elosztóhálózatra annak érdekében, hogy ki lehessen egyenlíteni a csúcsidőkben jelentkező teljesítményigényt. Az energiaelosztó és az energiafelhasználó közötti távközlési kapcsolatot rádiójelek valósítják meg. Az elszámolás ebben az esetben is földrajzilag meghatározott helyre vonatkozik.

Az EP 0047089 szabadalmi irat berendezést és eljárást ismertet villamos energiát fogyasztó egységeknek előre meghatározott prioritás alapján elosztóhálózatra való csatlakoztatásához és lekapcsolásához, amelynek célja, hogy lehetővé tegye a csúcsterhelések időszakában az áram önműködő lekapcsolását, vagyis olyankor, amikor az energia elszámolási ára magasabb. Akárcsak a korábbi megoldások esetében, az elszámolás földrajzilag meghatározott helyre vonatkozik.

A találmánnyal célunk a villamos energia hozzáférhetőségének a javítása, és olyan elosztóhálózat kialakítása, amelyben a villamosenergia-fogyasztás elszámolása nem csupán földrajzilag meghatározott helyekre vonatkozik, hanem vonatkozhat egyes fogyasztókra is, függetlenül azok tartózkodási helyének földrajzi elhelyezkedésétől. A találmánnyal további célunk annak megvalósítása, hogy a villamos energia jobban hozzáférhetővé válásával egyidejűleg nagyobb biztonságot nyújtson a felhasználó számára az illetéktelen használattal szemben. Célunk továbbá a találmány révén annak lehetővé tétele is, hogy az elosztóhálózat járulékos használhatóságát és szolgáltatásait használhatóvá és/vagy kiteijeszthetővé tegyük, amilyen például az energiafogyasztó egységek önműködő bekapcsolása és lekapcsolása, az energiafogyasztó egység műszaki meghibásodása vagy illetéktelen kikapcsolása esetén riasztási jelzés küldése és/vagy a működés távolról való megfigyelése.

A kitűzött cél elérése érdekében olyan elosztóhálózatot alakítunk ki, amely elektromos áramot elosztó elektromos kábeleket, egyenként legalább egy dugaszolóaljzattal ellátott több elvételi berendezést tartalmaz az elektromos áramnak kívánt energiafogyasztó egységhez áram elvételéhez, továbbá az egyes elvételi berendezésekkel kapcsolatot tartó számítógépegysége van. A hálózatba kapcsolt elvételi berendezések legalább egy része kapcsolót, mikroprocesszorral ellátott vezérlőberendezést, felhasználó által csatlakoztatott, a számítógépegység által azonosítható elvételi berendezések egyikére kapcsolódó vagy a benne lévő mikroprocesszor révén a vezérlőberendezés által azonosítható energiafogyasztó egységet tartalmaz. A vezérlőberendezés az azonosítás elfogadása esetén a kapcsolót bekapcsolja és engedélyezi elektromos áramnak a dugaszolóaljzatból történő elvételét, míg az azonosítás el nem fogadása esetén a vezérlőberendezés a kapcsolót kikapcsolja, és megakadályozza elektromos áramnak a dugaszolóaljzatból történő elvételét.

A fenti cél elérése érdekében a találmány értelmében továbbá eljárást és berendezést dolgoztunk ki.

A kitűzött cél elérésére kidolgozott eljárás alkalmas elektromos áram különálló energiafogyasztó egységekben történő betáplálásának vezérlésére, és a következő lépéseket tartalmazza:

az energiafogyasztó egységet az elosztóhálózat elvételi berendezéséhez csatlakoztatjuk, az energiafogyasztó egységben levő mikroprocesszorral azonosítójelet kiküldve központi számítógépegység vagy mikroprocesszort tartalmazó vezérlőberendezés számára azonosítjuk a felhasználót, az azonosítás elfogadása esetén a kapcsolót bekapcsolva engedélyezzük az elektromos áram elvételét, míg az azonosítás el nem fogadása esetén a kapcsolót bontva az áramot lekapcsoljuk, mérjük az elfogyasztott villamos energiát vagy azt az időt, ameddig az energiafogyasztó egység be van kapcsolva, az azonosítójel alapján a felhasznált energiafogyasztó egységgel kapcsolatban a fizetésre kötelezett személynek elszámoljuk a fogyasztott villamos energiát.

A kitűzött cél elérésére vezérlőberendezést dolgoztunk ki villamos áramnak elvételi berendezés dugaszolóaljzatába való betáplálásának vezérlésére. Ennek dugaszolóaljzata energiafogyasztó egység elosztóhálózatra való csatlakoztatására van kiképezve. A vezérlőberendezés mikroprocesszort és kapcsolót is tartalmaz, és a mikroprocesszor a számítógépegységgel távközlési kapcsolatban van. A kapcsoló a mikroprocesszorral vezérelt kapcsoló a dugaszolóaljzatból áram elvételét engedélyező zárt helyzetbe és elektromos áram elvételét megakadályozó bontott helyzetbe állító kapcsolatban van. A vezérlőberendezés kialakítása olyan, hogy az energiafogyasztó egységnek a dugaszolóaljzathoz való csatlakoztatását érzékelő és az energiafogyasztó egység azonosítását lehetővé tevő korlátozott időtartamra a kapcsoló bekapcsolását kiváltó érzékelő áramkört tartalmaz.

A találmány révén elérendő másodlagos célunk annak elérése, hogy a villamos energia hozzáférhetőségének növeléséhez a meglevő elosztóhálózatokon minimális felújítási munkát kelljen csak végezni. Ezen cél elérése oly módon valósítható meg, hogy a számítógépegység, a szabályozóberendezés és az energiafogyasztó egység közötti távközlési kapcsolat felépítése teljes egé3

HU 219 532 B szében vagy részlegesen az elosztóhálózatra bocsátott jelek útján történjék.

A találmány kidolgozásához azon ismeret szolgált alapul, hogy az egyes villamosenergia-fogyasztók azonosítására felhasznált mikroprocesszorok előnyösen az elosztóhálózatra bocsátott jelek útján képesek távközlési kapcsolatot létesíteni központilag vagy helyileg elrendezett mikroprocesszort tartalmazó vezérlőberendezéssel vagy számítógépegységgel. így egyszerű és rugalmas rendszer létesíthető, amely alkalmas az egyes energiafogyasztók azonosítására, és lehetőséget ad az elfogyasztott villamos energia egyszerű és hatékony elszámolására. Minden egyes mikroprocesszorhoz egyedi azonosítókód van társítva, amely felhasználható a fogyasztó azonosítására. Ezen azonosítókódon kívül a mikroprocesszor még jelentős mennyiségű adat feldolgozására képes, ami felhasználható az azonosítókódok illetéktelen alkalmazásával szembeni védekezés biztonságosabbá tételére. így például ki nem olvasható titkosított algoritmus programozható minden egyes mikroprocesszorba az azonosítókódnak, például a mikroprocesszor által előállított véletlen számok alkalmazásával való titkos kódolására, mielőtt még az az azonosítókódot ráadná a hálózatra.

A mikroprocesszorok nagy adatfeldolgozó képessége további lehetőséget ad a rendszer járulékos funkciókkal való kiegészítésre, amilyen például az energiafogyasztó egységek önműködő csatlakoztatása és bekapcsolása, ami megvalósítható távvezérléssel, például számítógépes vagy a távközlési hálózatra csatlakozó kommunikálórendszer segítségével. Ez vonatkozhat például egy villamos hajtású autó feltöltésére, amely valamely helyen áll, és a jármű mikroprocesszora címzőegységként működik, amely képes a hálózatból jelek szelektív vételére, és amely a hálózatra csatlakozó berendezéseket vezérlő számítóegységek segítségével felhasználható a jármű helyzetének meghatározására. A bekapcsolás és kikapcsolás megvalósítható időbeli vezérlés vagy hőmérséklet-alapú vezérlés alapján, például egy villamos hajtású jármű feltöltésére, amihez meghatározható, hogy egy bizonyos időpontig vagy időponttól kezdve mekkora energia használható fel. Kérhető a jármű felfutése is, ha a külső hőmérséklet egy meghatározott érték alá csökken. A rendszer kiterjeszthető például riasztási funkció ellátására is, amely számítógép vagy telefon segítségével felhívhatja a felhasználó figyelmét azon körülményre, hogy például a villamos hajtású járművet lekapcsolták az elosztóhálózatról, vagy pedig abban műszaki hiba keletkezett. Egy távolabbi helyről számítógép segítségével lehetőség van a működőképesség ellenőrzésére, például a villamos hajtású jármű töltési állapotának ellenőrzésére.

A találmány szerinti elosztórendszer vagy -hálózat összekapcsolható mikroprocesszort tartalmazó programozható kártyához való kártyaolvasó készülékekkel. Ez lehetőséget ad a kártya tulajdonosának arra, hogy azonosítsa magát, és felhatalmazást adjon arra, hogy valamely energiafogyasztó által felhasznált energia költségét ráterheljék a számlájára, amennyiben ezen energiafogyasztó egység saját mikroprocesszort tartalmaz. Ez akkor válik közvetlenül érdekessé, amikor kölcsönvesznek vagy bérbe vesznek például egy járművet, és a felhatalmazás végrehajtható például a járműben kártyaolvasó készülék segítségével. Lehetőség van arra is, hogy a mikroprocesszort tartalmazó kártya teljesen helyettesítse az azonosító áramkör mikroprocesszorát, amely esetben az energiafogyasztó egység a kártya eltávolítása esetén semmilyen azonosításra szolgáló mikroprocesszort nem tartalmaz. A rendszer továbbá billentyűzettel, kijelzőegységgel és hasonló elemekkel egészíthető ki, amely például a járműben helyezkedik el, és lehetővé teszi a felhasználó számára járulékos szolgáltatások, például az energiaellátásra való időben vezérelt rákapcsolás megrendelését.

A találmány szerinti elosztóhálózat többféle módszerrel építhető ki. Legegyszerűbb formájában elvételi készülékeket tartalmaz, amelyeket mikroprocesszort tartalmazó vezérlőberendezések vezérelnek, és ezek a hálózatra bocsátott jelek útján központi számítógéppel vannak kapcsolatban. Egy másik kiviteli alak esetében a hálózatra bocsátott és több vezérlőberendezéshez küldött vagy onnan származó jelek gyűjtőegységgel gyűjthetők össze, amely rádióhullámú összeköttetés vagy adatátviteli áramkörök segítségével központi számítógéphez csatlakozik. Ezenfelül több központi számítógépegység vezérlő számítógéphez csatlakoztatható vagy számítógép-hálózattá kapcsolható össze. Megjegyezzük, hogy az elosztóhálózaton továbbított jelek segítségével megvalósított távközlési kapcsolat viszonylagos korlátokkal rendelkezik, és a transzformátorállomásokon át történő adatátvitel valamilyen másféle megfelelő módszerrel valósítható meg. Ennek megfelelően az elvételi berendezések és a mikroprocesszort tartalmazó vezérlőberendezések egymáshoz képest többféle módon rendezhetők el. Az egyik kiviteli alak esetében az elvételi berendezés és a vezérlőberendezés egyesítetten alakítható ki, és ebben az esetben minden egyes dugaszolóaljzathoz legalább egy mikroprocesszor és legalább egy kapcsoló tartozik. Olyan esetekben, ahol egymás közelében több elvételi berendezés van, mint például egy parkolóhely esetén, akkor egyetlen mikroprocesszor több kapcsolót és dugaszolóaljzatot vezérelhet. Ezenkívül a dugaszolóaljzatokat nem kell elkülönített vezetékeken át párhuzamosan táplálni, hanem minden egyes kapcsoló és dugaszolóaljzat például impulzusérzékelő logikai áramkörökön vagy hasonló áramkörökön át a mikroprocesszor segítségével azonosítható és vezérelhető, és ezáltal közös vezetékeken át soros kapcsolásban táplálható.

A mikroprocesszorok nagy tárolási kapacitásának következtében az azonosítást és a hozzáférés vezérlését nem mindig kell a központi számítógépegységgel végrehajtani, hanem megvalósítható a vonatkozó vezérlőberendezés mikroprocesszora vagy a mikroprocesszorhoz társított különálló tárolóeszköz segítségével. Megadott időszakonként a vezérlőberendezéseknek frissített „lista” adható, amely tartalmazza a jogosult és jogosulatlan felhasználókat. Ilyen elosztórendszer esetében az azonosítás és a hozzáférés vezérlése egyszerűbb, gyorsabb és olcsóbb módszerrel valósítható meg.

HU 219 532 Β

A találmány egy lehetséges kiviteli alakja esetében az elvételi berendezés dugaszolóaljzata használaton kívüli állapotban hálózati feszültség alatt állhat. Amikor a dugaszolóaljzathoz energiát fogyasztó egységet csatlakoztatnak, akkor ezt a hálózat érzékeli, és ha egy előre meghatározott időszakon belül nem történik elfogadható hozzáférés-vezérlés vagy -azonosítás, akkor a vezérlőberendezés lekapcsolja az áramot. Biztonsági okokból ehelyett lehetőség van arra, hogy használaton kívüli állapotban kisebb feszültség kapcsolódjon az elvételi berendezés dugaszolóaljzatára, amely azonban lehetővé teszi az azonosítást, de nem jelent balesetveszélyt például gyermekek számára, akik játék közben idegen testeket helyezhetnek a dugaszolóaljzatba. Olyan esetekben, amikor az energiafogyasztó egységben saját áramforrás van - amilyen például egy gépjármű -, akkor a dugaszolóaljzat használaton kívüli állapotban teljesen feszültségmentes lehet, és ebben az esetben csatlakoztatás esetén a jármű áramforrásából származó áram képes egy jelfogó vagy relé működtetésére, amely bekapcsolja az azonosítást engedélyező kapcsolót.

A találmány szerinti elosztóhálózatnak a felhasználó azonosításán és a villamos energia szolgáltatásán felül képesnek kell lennie arra, hogy mérje a felhasznált energia mennyiségét vagy azt az időt, amennyi ideig az energiafogyasztó egység be van kapcsolva. A mérés előnyösen végrehajtható a vezérlőberendezés mikroszámítógépével, de erre külön mérőegység is alkalmazható. Felhasználható még az energiafogyasztó egység mikroszámítógépe is, amely fogyasztásmérőként működve továbbítja a fogyasztásra vonatkozó adatokat a központi számítógép számára.

A vezérlőberendezés mikroprocesszorának különböző feladatai és funkciói lehetnek. Az egyik lehetséges előnyös kiviteli alak esetében feladata lehet például a következő lépések végrehajtása: aktiválja az azonosító áramkör mikroprocesszorát oly módon, hogy ez a mikroprocesszor azonosítójelet bocsát ki; a központi számítógépegységre az azonosítójelet kísérő címzőjelet bocsát ki, és fogadja a központi számítógépegységből kiadott válaszjelet, amit akkor bocsát ki, amikor megvizsgálta az azonosítójelet. A negatív vagy pozitív válaszjel hatására kikapcsolja vagy bekapcsolja az elvételi berendezésen az áramot. Kisebb rendszerek, például kemping vagy táborhely esetén arra is szolgálhat, hogy végrehajtsa a felhasználó azonosítását és információt tároljon, és ebben az esetben központi számítógépegység ellenőrzi elszámolás céljából minden egyes elvételi berendezés mikroprocesszorát, amely helyen a felhasználó energiát fogyasztott ott-tartózkodása alatt, és meghatározza a fogyasztott energia mennyiségét.

A találmány értelmében kialakított elosztóhálózat könnyen hozzáférhető, megbízható és felhasználóbarát, és előnyös kiviteli alakja nem kívánja meg külön elszámolási kártyák és/vagy kódok alkalmazását. Ez a kiviteli alak különösen jól alkalmazható mozgó felhasználóés energiafogyasztó egységek, például járművek kiszolgálására. Mindazonáltal a találmány szerinti elosztóhálózat felhasználható pályához kötött villamos üzemelésű forgalomban való felhasználásra, és ebben az esetben a villamosán vezető vonalakat szakaszokra lehet osztani. Az egyik szakaszról a másikra való áthaladás során megvizsgálja, hogy a vonat vagy jármű jogosult-e ezen a pályaszakaszon való haladásra. Ebben az esetben az elvételi berendezés és a dugaszolóaljzat igen tágan értelmezendő, és beleértendő a vasúti pálya légvezetéke vagy villamosán vezető sínéi. A találmány szerinti megoldás azonban alkalmazható még inkább „helyhez kötött” energiafogyasztó egységekhez. Ebbe a körbe tartozhat például több cégek csoportját befogadó épület, ahol kiállításokat és kereskedelmi vásárokat tartanak, amely épületekben egy és ugyanazt az elvételi berendezést több különböző felhasználó használja viszonylag rövid időszak alatt. Ilyen alkalmazások esetében az energiafogyasztó egység mikroprocesszora célszerűen kapcsolódoboz alakjában kiképzett adapterben helyezhető el. A találmány szerinti megoldás felhasználható például olyan cégek esetében, amelynek különféle részlegei és haszonszerző központjai ugyanazon elvételi berendezéseket használják.

A találmányt a továbbiakban a mellékelt rajzon bemutatott példaként! kiviteli alak kapcsán ismertetjük részletesebben. A rajzon:

az 1. ábra a találmány szerinti elosztóhálózat alapváltozatának egyszerűsített rajza a hálózathoz töltés céljából csatlakozó villamos hajtású gépkocsival, a 2. ábra a találmány szerinti vezérlőberendezés előnyös kiviteli alakjának kapcsolási vázlata, a 3. ábra két különböző fajtájú elvételi berendezés kapcsolási vázlata, a 4. és 5. ábrák a vezérlőberendezés és az azonosító áramkör lehetséges kiviteli alakjainak vázlatos kapcsolási elrendezései.

Az 1. ábra a találmány szerinti elosztóhálózat egyszerű változatát szemlélteti. Az 1. ábra esetében energiafogyasztó egységre példaként villamos hajtású 1 gépjárművet választottunk. Megjegyezzük azonban, hogy az elosztóhálózatra ugyanilyen módon igen sok féle más fajtájú villamosán működtetett gép vagy berendezés, készülék is csatlakoztatható. Az 1. ábrán bemutatott elosztóhálózat nagyfeszültségű áramot szolgáltató és három légvezetékkel megvalósított 2 hálózati vezetéket tartalmaz, amely 3 villanyoszlopon át 4 transzformátorállomáshoz csatlakozik. A nagyfeszültségű (középfeszültségű) hálózat a 4 transzformátorállomást követően kisfeszültségű hálózatként folytatódik, amelyet az ábrán 5 kábel szemléltet, amely több 6 elvételi berendezéshez csatlakozik, amelyek feltételezhetően nyilvános autóparkolóban helyezkednek el.

A villamos hajtású 1 gépjármű megfelelő készlet akkumulátort, 7 akkumulátortelepet tartalmaz, amely az 1 gépjármű hajtásához szükséges villamos energiát tárolja. A 7 akkumulátortelep feltölthető, amihez 8 kábelre szerelt dugaszt kell csatlakoztatni az egyes 6 elvételi berendezések 9 dugaszolóaljzatába. A találmány szerinti elosztóhálózat legalább egy 10 számítógépegységet és minden egyes 6 elvételi berendezéshez 11 vezérlőbe5

HU 219 532 Β rendezést tartalmaz. A felhasználó azonosítása érdekében az 1 gépjármű továbbá 12 azonosító áramkört tartalmaz. Amikor az 1 gépjárművet a 6 elvételi berendezéshez csatlakoztatják, akkor a 10 számítógépegység, all vezérlőberendezés, valamint a 12 azonosító áramkör az elosztóhálózatra bocsátott jelek segítségével tud kapcsolatba lépni egymással, aminek megvalósításához ezek mindegyike úgynevezett transceivert, vagyis adó-vevő egységet tartalmaz. Ezek lehetővé teszik az átvitelt. A 10 számítógépegység, all vezérlőberendezés és a 12 azonosító áramkör az 1. ábrán egyszerűsítve készülékdobozként van feltüntetve, és az adóvevőn kívül mindegyik még egy mikroprocesszort is tartalmaz. All vezérlőberendezés továbbá vázlatosan feltüntetett 13 kapcsolót, előnyösen úgynevezett félvezető relét tartalmaz, amely szükség esetén rákapcsolja az áramot a 9 dugaszolóaljzatra vagy lekapcsolja az áramot.

Használaton kívüli helyzetben, vagyis mikor nem csatlakozik energiafogyasztó egység a 9 dugaszolóaljzathoz, akkor a 13 kapcsoló kikapcsolt állapotban van. Amikor az 1 gépjárművet a 9 dugaszolóaljzathoz csatlakoztatjuk, akkor a találmány szerinti elosztóhálózatban a következő játszódik le. A 11 vezérlőberendezés érzékeli az energiafogyasztó egység csatlakoztatását, és rövid időre, célszerűen 0,1-1 s időtartamra zárja a 13 kapcsolót. Ezen időszak alatt all vezérlőberendezés aktiválja a 12 azonosító áramkör mikroprocesszorát annak érdekében, hogy az azonosítójelet bocsásson ki, amelyet az elosztóhálózat a 10 számítógépegységhez továbbít, amely azután ezt megvizsgálja annak megállapítása céljából, hogy a felhasználó jogosult-e az elosztóhálózat használatára. Az azonosítójel elfogadása esetén ezt jelzi all vezérlőberendezés mikroprocesszora számára, amely gondoskodik arról, hogy a 13 kapcsoló folyamatosan bekapcsolt állapotba kerüljön, aminek következtében az 1 gépjármű áramot vételezhet a 9 dugaszolóaljzatból. Fordított esetben, vagyis ha a 10 számítógépegység nem fogadja el az azonosítójelet, akkor a 11 vezérlőberendezés megszakítja az áramot.

A 2. ábra all vezérlőberendezés kikapcsolófúnkciójának megvalósítására szolgáló 14 érzékelő áramkör kapcsolási vázlatát mutatja. A 14 érzékelő áramkör 15 bemenet és 16 kimenet közé kapcsolt, célszerűen félvezető kivitelű 13 kapcsolót tartalmaz. A 15 bemenet folyamatosan hi feszültségre csatlakozik. A félvezetős 13 kapcsoló úgy van kiképezve, hogy kikapcsolt állapotban is engedjen át bizonyos mennyiségű szivárgó áramot, és így a 16 kimeneten terheletlen állapotban is megjelenik a 15 bemenetre kapcsolt feszültség. A 16 kimenetre 17 energiafogyasztó egység csatlakozik, amit az ábrán ellenállásként tüntettünk fel. A 16 kimenetre továbbá 18 ellenállás kapcsolódik, és az erre jutó feszültségesés 19 mérőkimeneten át mérhető. A 16 kimenetre csatlakozó 17 energiafogyasztó egység impedanciája sokkal kisebb, mint a 18 ellenállásé, és ezért a 18 ellenálláson kialakuló feszültségesés csatlakoztatáskor közel 0 értékre csökken. Ilyenkor a mikroprocesszor utasításának hatására a félvezetős 13 kapcsoló 20 vezérlőbemenetén át legalább egy rövid időszakra bekapcsolható. Félvezetős 13 kapcsoló használatával és annak az ábrázolt és körülírt módon való kapcsolása útján egyszerű és olcsó érzékelés megvalósítható, amely érzékeli, hogy csatlakozik-e 17 energiafogyasztó egység a hálózatra vagy sem. Ezáltal a 13 kapcsoló azonnal bekapcsolható annak érdekében, hogy lehetővé tegye a felhasználó azonosítását.

A bemutatott kiviteli alak esetében a 12 azonosító áramkör a 17 energiafogyasztó egységben van. Nincs azonban semmi akadálya annak, hogy a 12 azonosító áramkör különálló csatlakoztatódoboz legyen, ami lehetővé teszi például a szerelő számára, hogy egy vagy több készüléket, szerszámot csatlakoztasson az elosztóhálózatra. Ezenfelül arra sincs szükség, hogy all vezérlőberendezés egybe legyen építve a 9 dugaszolóaljzattal, hanem ettől elkülönítetten is elhelyezhető.

A villamos energia elfogyasztott mennyiségének mérésére minden egyes 6 elvételi berendezésben vagy ahhoz kapcsolódóan villamos fogyasztásmérő vagy időmérő helyezhető el. A 11 vezérlőberendezés mikroprocesszora valósítja meg a fogyasztási adatoknak a 10 számítógépegységhez való továbbítását, és ezek az adatok szolgálnak a felhasználóval való elszámolás alapjául. Lehetőség van azonban arra is, hogy a fogyasztásmérő a tényleges 17 energiafogyasztó egységben, például villamos hajtású 1 gépjárműben helyezkedjen el, és az elfogyasztott energia mennyiségére vonatkozó információt folyamatosan továbbítsa a 10 számítógépegységhez. Fogyasztásmérőként felhasználható mind a 11 vezérlőberendezés, mind a 12 azonosító áramkör mikroprocesszora.

A találmány szerinti elosztóhálózat fent ismertetett kiviteli alakja esetében a 10 számítógépegység 4 transzformátorállomáshoz van társítva. A találmány szerinti megoldás azonban nem korlátozódik ilyen kiviteli alakra. Ez az elhelyezés csupán példát ad arra, hogyan lehet elhelyezni a 10 számítógépegységet. A gyakorlatban a 10 számítógépegység az elosztóhálózatban tetszőleges helyre helyezhető el, és több számítógépegység egymással összekapcsolva regionális hálózatot vagy az egész országot lefedő hálózatot képezhet. Erre az összekapcsolásra nem csupán az elosztóhálózat használható, hanem más alkalmas módon is történhet, például rádión, telefonon vagy műholdas távközlési csatornán át.

A meglévő elosztóhálózatok költséges műveletek nélkül átalakíthatok a fent ismertetett típusú hálózattá. A jövőre nézve a legvalószínűbbnek az a változat tűnik, amely szerint az elosztóhálózatok lehetővé teszik az elektromos energia fogyasztásának földrajzilag rögzített helyre vonatkoztatott, vagyis helyhez kötött fogyasztásmérő alapján, például ingatlanonként való elszámolását, és lehetővé teszik a fogyasztónként való elszámolást a 17 energiafogyasztó egység számára kialakított azonosító áramkör segítségével is a fent ismertetett módszer szerint. A jövőben a szóba jöhető gépeket és berendezéseket már eleve gyárilag beépített azonosító áramkörökkel lehet készíteni. A felhasználó ezután kívánságának megfelelően bejelentheti az azonosító áramkör mikroprocesszorában levő azonosítókódot a kí6

HU 219 532 Β vánt energiaszolgáltató cégnél, és ezáltal kötelezi magát arra, hogy kifizesse a fogyasztott villamos energia ellenértékét, amennyiben használja a gépet vagy készüléket. Amennyiben ugyanennek a felhasználónak több 17 energiafogyasztó egysége van, akkor ezek fogyasztása a bejelentésnek megfelelően egyazon számlára terhelhető.

A 3. ábra a 6 elvételi berendezés két különféle kiviteli alakját mutatja vázlatosan. Az első kiviteli alak közös 21 mikroprocesszort tartalmaz, amely megfelelően központi kapcsolószekrényben vagy hasonló elosztószekrényben helyezhető el, és több 9 dugaszolóaljzatot vezérel, amelyek például gépkocsiparkolóban vagy több céget befogadó épületben helyezkednek el. Az egyes 9 dugaszolóaljzatokhoz társított (nem ábrázolt) kapcsolók kívánságtól függően a 21 mikroprocesszornál vagy a 9 dugaszolóaljzatnál helyezhetők el. Másik kiviteli alak esetében a 21’ mikroprocesszor (nem ábrázolt) kapcsolón át egyetlen 9’ dugaszolóaljzatot vezérel. Ezen kiviteli alak esetében előnyös, de nem feltétlenül szükséges, hogy a 21’ mikroprocesszor és a 9’ dugaszolóaljzat a hozzá társított kapcsolóval együtt egyetlen egységbe legyen építve.

Az elosztóhálózat megfelelő pontján, például a 4 transzformátorállomás szomszédságában 22 gyűjtőegység van elrendezve, amely több 21, 21’ mikroprocesszorból származó jelet gyűjt össze, és ezek számára jeleket továbbít. A 22 gyűjtőegység központi számítógéphez csatlakozik, és így közvetítésével távközlési kapcsolat valósul meg a központi számítógép és a vonatkozó 6 elvételi berendezés között. A bemutatott hálózat esetében az átvitel rövidebb távolságra az elosztóhálózatra bocsátott jelek segítségével valósítható meg, és hosszabb távolságra a távközlési kapcsolat hagyományos adatátviteli áramkörökkel, rádiós távközléssel vagy hasonló módszerrel valósítható meg.

A 4. ábra all vezérlőberendezés vázlatos kapcsolási elrendezését mutatja. Ennek megfelelően all vezérlőberendezés 21 mikroprocesszort tartalmaz, amely 23 adóvevő egységen át 5 kábelre kapcsolódik. A 21 mikroprocesszorhoz működési szempontból 13 kapcsoló és 24 érzékelő csatlakozik. A 24 érzékelő arra szolgál, hogy érzékelje, csatlakozik-e 17 energiafogyasztó egység a 9 dugaszolóaljzathoz. A 21 mikroprocesszorhoz továbbá 25 tároló áramkör kapcsolódik a tárolási kapacitás további növelése érdekében, amelynek célja továbbá hogy lehetővé tegye a hálózat használatára feljogosított 17 energiafogyasztó egységek azonosítókódjai tárolását.

Az 5. ábra a 17 energiafogyasztó egység 12 azonosító áramkörének vázlatos kapcsolási elrendezése. A 17 energiafogyasztó egység 8 kábelen át 28 hálózati dugaszra csatlakozik. A 8 kábelre 27 adó-vevőn át 26 mikroprocesszor kapcsolódik. A 26 mikroprocesszorhoz kapcsolat tartására alkalmas 29 kezelőegység kapcsolódik, amely lehet például kijelzőegység és/vagy billentyűzet. Ezek közvetítésével a felhasználó kapcsolatot tud tartani a 12 azonosító áramkörrel és a hálózattal. A 12 azonosító áramkör továbbá 30 csatlakozókkal képezhető ki, ami lehetővé teszi különböző jelek, például érzékelők és jeladók, többek között riasztójelek rákapcsolását.

Claims (12)

1. SZABADALMI IGÉNYPONTOK

   1. Elosztóhálózat, amely elektromos áramot elosztó elektromos kábeleket (5), egyenként legalább egy dugaszolóaljzattal (9) ellátott több elvételi berendezést (6) elektromos áramnak kívánt energiafogyasztó egységhez (17) áram elvételére, továbbá az egyes elvételi berendezésekkel (6) kapcsolatot tartó számítógépegységet (10) tartalmaz, azzal jellemezve, hogy a hálózatba kapcsolt elvételi berendezések (6) legalább egy része kapcsolót (13), mikroprocesszorral (21) ellátott vezérlőberendezést (11), felhasználó által csatlakoztatott, a számítógépegység (10) által azonosítható elvételi berendezések (6) egyikére kapcsolódó vagy a benne lévő mikroprocesszor (26) révén a vezérlőberendezés (11) által azonosítható energiafogyasztó egységet (17) tartalmaz, továbbá a vezérlőberendezés (11) az azonosítás elfogadása esetén a kapcsolót (13) bekapcsolja és engedélyezi elektromos áramnak a dugaszolóaljzatból (9) történő elvételét, míg az azonosítás el nem fogadása esetén a vezérlőberendezés (11) a kapcsolót (13) kikapcsolja és megakadályozza elektromos áramnak a dugaszolóaljzatból (9) történő elvételét.
2. 2. Az 1. igénypont szerinti elosztóhálózat, azzal jellemezve, hogy az elvételi berendezés (6) elektromos fogyasztásmérőt tartalmaz.
3. 3. Az 1. igénypont szerinti elosztóhálózat, azzal jellemezve, hogy az elvételi berendezés (6) időmérőt tartalmaz.
4. 4. Az 1-3. igénypontok bármelyike szerinti elosztóhálózat, azzal jellemezve, hogy több számítógépegység (10) felügyelő számítógéphez csatlakozik.
5. 5. Az 1-4. igénypontok bármelyike szerinti elosztóhálózat, azzal jellemezve, hogy a távközlési kapcsolatokat teljes egészében vagy részben az elosztóhálózatra bocsátott jelek valósítják meg.
6. 6. Eljárás elektromos áram különálló energiafogyasztó egységekben történő betáplálásának vezérlésére, amely a következő lépéseket tartalmazza:

   az energiafogyasztó egységet (17) az elosztóhálózat elvételi berendezéséhez (6) csatlakoztatjuk, az energiafogyasztó egységben (17) levő mikroprocesszorral (26) azonosítójelet kiküldve számítógépegység (10) vagy a mikroprocesszort tartalmazó vezérlőberendezés (11) számára azonosítjuk a felhasználót, az azonosítás elfogadása esetén a kapcsolót (13) bekapcsolva engedélyezzük az elektromos áram elvételét, míg az azonosítás el nem fogadása esetén a kapcsolót (13) kikapcsolva az áram felvételét letiltjuk, mérjük az elfogyasztott villamos energiát vagy azt az időt, ameddig az energiafogyasztó egység (17) be van kapcsolva, az azonosítójel alapján az energiafogyasztó egységgel (17) kapcsolatban fizetésre kötelezett személynek elszámoljuk a fogyasztott villamos energiát.
7. 7. A 6. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy terheletlen állapotban a kapcsolót (13) kikapcsolt állásban tartjuk, és az energiafogyasztó egységnek (17) a hálózatra való csatlakoztatását figyelve rácsatlakoztatáskor az áramot azonnal bekapcsoljuk, és engedélyezzük az azonosítást.

   HU 219 532 Β
8. 8. Vezérlőberendezés villamos áramnak elvételi berendezés (6) dugaszolóaljzatába (9) való betáplálásának vezérlésére, amely dugaszolóaljzat (9) energiafogyasztó egység (17) elosztóhálózatra való csatlakoztatására van kiképezve, és mikroprocesszort (21) és kapcsolót (13) tartalmaz, és a mikroprocesszor (21) számítógépegységgel (10) távközlési kapcsolatban van, és a kapcsoló (13) a mikroprocesszorral (21) a kapcsolót (13) a dugaszolóaljzatból (9) áram elvételét engedélyező bekapcsolt állapotba és elektromos áram elvételét megakadályozó bontott helyzetbe állító kapcsolatban van, azzaljellemezve, hogy az energiafogyasztó egységnek (17) a dugaszolóaljzathoz (9) való csatlakoztatását érzékelő és az energiafogyasztó egység (17) azonosítását lehetővé tevő korlátozott időtartamra a kapcsoló (13) bekapcsolását kiváltó érzékelő áramkört (14) tartalmaz.
9. 9. A 8. igénypont szerinti vezérlőberendezés, azzal jellemezve, hogy villamos fogyasztásmérőt vagy időmérőt tartalmaz.
10. 10. A 8. vagy 9. igénypont szerinti vezérlőberendezés, azzal jellemezve, hogy a kapcsoló (13) félvezető relés kialakítású (14).
11. 11. A 8-10. igénypontok bármelyike szerinti vezérlőberendezés, azzal jellemezve, hogy terheletlen állapotban a dugaszolóaljzat (9) teljesen feszültségmentes állapotban van, és a kapcsolót (13) külső áramforrás csatlakoztatása kapcsolja be, és a külső áramforrás előnyösen az energiafogyasztó egységben (17) van elrendezve.
12. 12. A 8-10. igénypontok bármelyike szerinti vezérlőberendezés, azzal jellemezve, hogy terheletlen állapotban a dugaszolóaljzatra (9) a hálózat névleges feszültségénél kisebb és a balesetveszélyt csökkentő, de az azonosítást lehetővé tevő feszültség kapcsolódik.