RU102119U1

RU102119U1 - ELECTRIC ENERGY METER

Info

Publication number: RU102119U1
Application number: RU2010136878/28U
Authority: RU
Inventors: Александр Николаевич Беляев; Владимир Викторович Валиков; Михаил Алексеевич Кузин; Александр Владимирович Валиков
Original assignee: Александр Николаевич Беляев; Владимир Викторович Валиков; Александр Владимирович Валиков
Priority date: 2010-09-02
Filing date: 2010-09-02
Publication date: 2011-02-10

Abstract

Счетчик электрической энергии, содержащий блоки датчиков напряжения и тока, подключенные к соответствующим входам измерительного блока, выход которого и другой вход соединены соответственно с входом и выходом микроконтроллера, к другим входам и выходам которого подключены порты ввода-вывода, блок индикации, кнопки управления, энергонезависимая память, имеющая регистр для хранения параметра коррекции постоянного инструментального фазового сдвига между током и напряжением, а также дополнительный регистр, позволяющий увеличить объем хранимой информации о потреблении электроэнергии за предыдущие периоды, термонезависимые часы реального времени, позволяющие исключить влияние температуры на погрешность определения времени, источник питания с двумя входами, один вход которого подключен к входному сигналу напряжения, являющемуся одновременно напряжением питания, а другой подключен к источнику резервного питания и обеспечивает работоспособность счетчика при пропадании или снижении ниже нормы входного напряжения, отличающийся тем, что в него введены блок беспроводной связи, позволяющий построить локальную сеть связи между счетчиками, расположенными в пределах одного энергообъекта, а также модем сотовой связи, позволяющий подключить счетчик к глобальной вычислительной сети предприятия, входы и выходы которых соединены с соответствующими выходами и входами микроконтроллера. An electric energy meter containing voltage and current sensor blocks connected to the corresponding inputs of the measuring unit, the output of which and the other input are connected respectively to the input and output of the microcontroller, the other inputs and outputs of which are connected to the input-output ports, display unit, control buttons, non-volatile a memory having a register for storing the correction parameter for a constant instrumental phase shift between current and voltage, as well as an additional register that allows increasing the volume x sensitive information on energy consumption for previous periods, thermo-independent real-time clocks to eliminate the influence of temperature on the error in determining the time, a power supply with two inputs, one input of which is connected to the input voltage signal, which is also the supply voltage, and the other is connected to the backup power source and ensures the efficiency of the counter when the input voltage drops or falls below the norm, characterized in that the unit is wirelessly inserted into it connection, allowing to construct a local network connection between the counters located within a power facility, as well as cellular modem, which allows to connect the counter to the global computer network of the enterprise, the inputs and outputs of which are connected to respective inputs and outputs of the microcontroller.

Description

Полезная модель относится к электроизмерительной технике и может быть использована для измерения электрической энергии в однофазных и трехфазных цепях переменного тока в различных отраслях народного хозяйства, в автоматизированных системах учета электроэнергии. Технический результат заключается в расширении коммуникационных возможностей счетчика.The utility model relates to electrical engineering and can be used to measure electrical energy in single-phase and three-phase AC circuits in various sectors of the economy, in automated electricity metering systems. The technical result is to expand the communication capabilities of the meter.

Известны счетчики электрической энергии, например, счетчик, приведенный в описании к патенту США №6,823,273, кл. НПК 702/61, кл. МПК G06F 12/14, опубл. 23.11.2004, содержащий микропроцессор, как минимум, один порт ввода-вывода данных, подключенный к микропроцессору, и, как минимум, одно устройство памяти, электрически связанное с микропроцессором, датчики тока и датчики напряжения, через преобразователь подключенные к микропроцессору, устройство отображения данных, интерфейс RS-232, модем, связанные с микропроцессором.Electric energy meters are known, for example, a counter described in the description of US patent No. 6,823,273, class. NPK 702/61, cl. IPC G06F 12/14, publ. 11/23/2004, containing a microprocessor, at least one data input / output port connected to the microprocessor, and at least one memory device electrically connected to the microprocessor, current sensors and voltage sensors through a converter connected to the microprocessor, a data display device , RS-232 interface, microprocessor-related modem.

Известен также счетчик электрической энергии, приведенный в описании полезной модели №519, кл. МПК G01R 21/133, опубл. 16.06.1995, содержащий измерительный блок, в состав которого входят датчики тока и напряжения, мультиплексор сигналов тока и напряжения, усилитель, аналого-цифровой преобразователь, энергозависимое запоминающее устройство и подключенная к нему и измерительному блоку микроЭВМ, энергозависимое запоминающее устройство содержит дополнительный регистр для хранения параметра коррекции постоянного инструментального фазового сдвига между током и напряжением, а измерительный блок - элемент дискретного задания коэффициента усиления, подключенный к усилителю, при этом вход аналого-цифрового преобразователя соединен с выходом усилителя.Also known is an electric energy meter described in the description of utility model No. 519, class. IPC G01R 21/133, publ. 06.16.1995, containing a measuring unit, which includes current and voltage sensors, a multiplexer of current and voltage signals, an amplifier, an analog-to-digital converter, a volatile memory device and a microcomputer connected to it and a measuring unit, a volatile memory device contains an additional register for storage parameter correction of a constant instrumental phase shift between current and voltage, and the measuring unit is an element of discrete gain setting connected th amplifier, the input of analog-to-digital converter connected to the amplifier output.

Описанные счетчики имеют недостаток, заключающийся в том, что в них не предусмотрена возможность долговременного хранения данных о потребленной электроэнергии, что бывает необходимо при возникновении разногласий между потребителем и поставщиком электроэнергии и предъявлении претензий. Кроме того, могут возникнуть потери информации даже при кратковременном отключении питающего напряжения.The described meters have the disadvantage that they do not provide for the possibility of long-term storage of data on electricity consumed, which is necessary if there is a disagreement between the consumer and the electricity supplier and claims are made. In addition, information loss may occur even with a short-term disconnection of the supply voltage.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому решению является счетчик электрической энергии, приведенный в описании полезной модели по патенту №92729, кл. МПК G01R 21/06, G01R 22/00, опубл. 27.03.2010, содержащий блоки датчиков напряжения и тока, подключенные к соответствующим входам измерительного блока, выход которого и другой вход соединены соответственно с входом и выходом микроконтроллера, к другим входам и выходам которого подключены порты ввода-вывода, блок индикации, кнопки управления, энергонезависимая память, имеющая регистр для хранения параметра коррекции постоянного инструментального фазового сдвига между током и напряжением, дополнительный регистр, позволяющий увеличить объем хранимой информации о потреблении электроэнергии за предыдущие периоды, термонезависимые часы реального времени, источник питания с двумя входами, один вход которого подключен к входному сигналу напряжения являющемуся одновременно напряжением питания, а другой подключен к источнику резервного питания.Closest to the technical nature of the proposed solution is the electric energy meter shown in the description of the utility model according to patent No. 92729, class. IPC G01R 21/06, G01R 22/00, publ. 03/27/2010, containing blocks of voltage and current sensors connected to the corresponding inputs of the measuring unit, the output of which and the other input are connected respectively to the input and output of the microcontroller, the other inputs and outputs of which are connected to the input-output ports, display unit, control buttons, non-volatile a memory having a register for storing the correction parameter of a constant instrumental phase shift between current and voltage, an additional register that allows you to increase the amount of stored information about consumption power for the previous periods, termonezavisimye real time clock, a power supply with two inputs, one input of which is connected to the input signal voltage is simultaneously a supply voltage, and the other is connected to a backup power source.

Описанный счетчик имеет недостаток, заключающийся в том, что в нем слабо развиты коммуникационные функции. При построении системы сбора данных с нескольких счетчиков расположенных на территории одного энергообъекта необходимо применять дополнительные устройства сбора и передачи данных. При этом данные со счетчиков по проводным каналам связи сначала собираются в устройстве сбора и передачи данных, а лишь затем передаются в центральный компьютер автоматизированной системы.The described counter has the disadvantage that communication functions are poorly developed in it. When building a system for collecting data from several meters located on the territory of one power facility, it is necessary to use additional devices for collecting and transmitting data. In this case, the data from the meters through wired communication channels are first collected in a data collection and transmission device, and only then transmitted to the central computer of the automated system.

При создании предлагаемой полезной модели стояла задача разработки счетчика электроэнергии, позволяющего построить автоматизированную систему сбора данных со счетчиков:When creating the proposed utility model, the task was to develop an electricity meter that allows you to build an automated system for collecting data from meters:

- без использования дополнительных устройств;- without the use of additional devices;

- без использования проводных каналов связи.- without using wired communication channels.

Поставленная задача решается за счет введения в состав счетчика блока беспроводной связи и модема сотовой связи.The problem is solved by introducing a wireless unit and a cellular modem into the meter.

При этом, в счетчик электрической энергии, содержащий блоки датчиков напряжения и тока, подключенные к соответствующим входам измерительного блока, выход которого и другой вход соединены соответственно с входом и выходом микроконтроллера, к другим входам и выходам которого подключены порты ввода-вывода, блок индикации, кнопки управления, энергонезависимая память, имеющая регистр для хранения параметра коррекции постоянного инструментального фазового сдвига между током и напряжением, а также дополнительный регистр, позволяющий увеличить объем хранимой информации о потреблении электроэнергии за предыдущие периоды, термонезависимые часы реального времени, позволяющие исключить влияние температуры на погрешность определения времени, источник питания с двумя входами, один вход которого подключен к входному сигналу напряжения, являющемуся одновременно напряжением питания, а другой подключен к источнику резервного питания и обеспечивает работоспособность счетчика при пропадании или снижении ниже нормы входного напряжения, введены блок беспроводной связи, позволяющий построить локальную сеть связи между счетчиками, расположенными в пределах одного энергообъекта, а также модем сотовой связи, позволяющий подключить счетчик к глобальной вычислительной сети предприятия, входы и выходы которых соединены с соответствующими выходами и входами микроконтроллера.At the same time, in the electric energy meter containing voltage and current sensor blocks connected to the corresponding inputs of the measuring unit, the output of which and the other input are connected respectively to the input and output of the microcontroller, the input and output ports, the display unit are connected to the other inputs and outputs, control buttons, non-volatile memory, which has a register for storing the correction parameter of a constant instrumental phase shift between current and voltage, as well as an additional register that allows increasing to contain the volume of stored information on electricity consumption for previous periods, thermally independent real-time clocks that eliminate the influence of temperature on the error in determining the time, a power supply with two inputs, one input of which is connected to an input voltage signal, which is also the supply voltage, and the other is connected to a source backup power supply and ensures the meter’s operability when the input voltage fails or falls below the norm, a wireless unit has been introduced, allowing to build a local communication network between meters located within the same power facility, as well as a cellular communication modem, which allows connecting the meter to the global computer network of the enterprise, the inputs and outputs of which are connected to the corresponding outputs and inputs of the microcontroller.

Технический результат, заключающийся в увеличении коммуникационных возможностей счетчика, достигается именно за счет введения новых элементов и их связей с другими блоками счетчика.The technical result, which consists in increasing the communication capabilities of the meter, is achieved precisely through the introduction of new elements and their connections with other meter blocks.

Полезная модель иллюстрируется чертежом, на котором представлена функциональная схема счетчика электрической энергии.The utility model is illustrated in the drawing, which shows a functional diagram of an electric energy meter.

Предлагаемый счетчик, представленный на чертеже, содержит блок датчиков тока 1, блок датчиков напряжения 2, выходы которых подключены к соответствующим входам измерительного блока 3, двухвходовый источник питания 4, микроконтроллер 5, один из входов и один из выходов которого соединены с соответствующими выходом и входом измерительного блока 3, блок индикации 6, входом подключенный к другому соответствующему выходу микроконтроллера 5, энергонезависимую память 7, термонезависимые часы реального времени 8, порты ввода-вывода 9, своими входами и выходами подключенные к соответствующим выходам и входам микроконтроллера 5, один из входов которого подключен к выходу блока кнопок управления 10, блок беспроводной связи 11 и модем сотовой связи 12, своими входами и выходами подключенные к соответствующим выходам и входам микроконтроллера 5.The proposed counter, shown in the drawing, contains a block of current sensors 1, a block of voltage sensors 2, the outputs of which are connected to the corresponding inputs of the measuring unit 3, a two-input power supply 4, a microcontroller 5, one of the inputs and one of the outputs of which are connected to the corresponding output and input measuring unit 3, display unit 6, input connected to another corresponding output of the microcontroller 5, non-volatile memory 7, non-volatile real-time clock 8, input-output ports 9, with its inputs outputs connected to respective inputs and outputs of the microcontroller 5, one input of which is connected to the output 10, the control button unit 11, wireless communication unit and the cellular modem 12, their inputs and outputs connected to respective inputs and outputs of the microcontroller 5.

Предлагаемый счетчик электроэнергии работает следующим образом. Измеряемые сигналы напряжения и тока поступают на входы датчиков напряжения 2 и тока 1, с выходов которых они поступают на входы измерительного блока 3. Измерительный блок 3 производит аналого-цифровое преобразование и вычисляет необходимые параметры, которые периодически считывает микроконтроллер 5, хранит их в энергонезависимой памяти 7 и по запросу передает через порты ввода-вывода 9, либо через блок беспроводной связи 11, либо через модем сотовой связи 12. Дополнительно к обработке данных микроконтроллер 5 принимает запросы данных, адресованные смежным с ним счетчикам зарегистрированным в локальной сети энергообьекта и пересылает эти запросы соответственно на тот порт ввода вывода 9, либо блок беспроводной связи 12, на котором зарегистрирован смежный счетчик. Соответственно ответы смежного счетчика пересылаются на тот интерфейс с которого пришел запрос. Для передачи данных с энергообъекта в автоматизированную систему предприятия используется модем сотовой связи 12.The proposed electricity meter works as follows. The measured voltage and current signals are fed to the inputs of voltage sensors 2 and current 1, from the outputs of which they are fed to the inputs of measuring unit 3. Measuring unit 3 performs an analog-to-digital conversion and calculates the necessary parameters, which are periodically read by the microcontroller 5, and stores them in non-volatile memory 7 and, upon request, transmits via input / output ports 9, either through a wireless communication unit 11, or through a cellular modem 12. In addition to data processing, the microcontroller 5 receives data requests it is connected to the counters adjacent to it registered in the local area network of the energy object and forwards these requests to the input input port 9 or the wireless communication unit 12 on which the adjacent meter is registered. Accordingly, the responses of the adjacent counter are sent to the interface from which the request came. To transfer data from the power facility to the automated system of the enterprise, a cellular modem 12 is used.

Введение модема сотовой связи и блока беспроводной связи в состав счетчика позволяет снизить общую стоимость оборудования системы учета электроэнергии за счет исключения внешнего модема, источника питания для него и шкафа для их размещения, а также сократить затраты на приобретение и монтаж кабелей связи между счетчиками.The introduction of a cellular modem and a wireless communication unit into the meter makes it possible to reduce the total cost of equipment for the electricity metering system by eliminating the external modem, a power source for it and a cabinet for their placement, as well as reducing the cost of acquiring and installing communication cables between the meters.

Claims

An electric energy meter containing voltage and current sensor blocks connected to the corresponding inputs of the measuring unit, the output of which and the other input are connected respectively to the input and output of the microcontroller, the other inputs and outputs of which are connected to the input-output ports, display unit, control buttons, non-volatile a memory having a register for storing the correction parameter for a constant instrumental phase shift between current and voltage, as well as an additional register that allows increasing the volume x sensitive information on energy consumption for previous periods, thermo-independent real-time clocks that exclude the influence of temperature on the error in determining the time, a power supply with two inputs, one input of which is connected to an input voltage signal, which is also the supply voltage, and the other is connected to a backup power source and ensures the efficiency of the counter when the input voltage drops or falls below the norm, characterized in that the unit is wirelessly inserted into it connection, allowing to construct a local network connection between the counters located within a power facility, as well as cellular modem, which allows to connect the counter to the global computer network of the enterprise, the inputs and outputs of which are connected to respective inputs and outputs of the microcontroller.