RU106949U1

RU106949U1 - ELECTRIC ENERGY METER

Info

Publication number: RU106949U1
Application number: RU2011112268/28U
Authority: RU
Inventors: Евгений Валерьевич Букреев; Владимир Михайлович Ермоленко; Геннадий Сергеевич Кашков; Юрий Алексеевич Пасынков; Сергей Павлович Порватов
Original assignee: ЗАКРЫТОЕ АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО "РАДИО и МИКРОЭЛЕКТРОНИКА"
Priority date: 2011-03-30
Filing date: 2011-03-30
Publication date: 2011-07-27

Abstract

Счетчик электрической энергии, содержащий отключающее реле, контакты которого врезаны в фазный провод последовательно с нагрузкой, и базовый счетчик с датчиком тока по входу, включенный в рассечку фазного провода последовательно с нагрузкой, а по выходу соединенный двумя проводами с измерительным блоком тока, цифровые входы-выходы которого соединены с цифровыми входами-выходами тока микроконтроллера, который цифровыми входами-выходами и выходами соединен с блоком вспомогательных узлов счетчика, который связан с фазным и нулевым проводом, кроме того, цифровые входы-выходы напряжения микроконтроллера соединены с цифровыми входами-выходами измерительного блока напряжения, два входа которого связаны с выходами датчика напряжения, входы которого соединены с нулевым и фазным проводами, отличающийся тем, что в счетчик введен дополнительный модуль, содержащий указанное отключающее реле, и второй энергетический порт, выход которого связан с входом устройства управления реле, выход которого соединен с отключающим реле, а в базовый счетчик введен первый энергетический порт, вход которого соединен с выходом микроконтроллера, а выход через гальваническую развязку соединен с входом второго энергетического порта. An electric energy meter containing a tripping relay, the contacts of which are cut into the phase wire in series with the load, and a basic counter with a current sensor at the input, connected to the phase wire cut in series with the load, and connected at the output with two wires to the current measuring unit, digital inputs the outputs of which are connected to the digital inputs and outputs of the current of the microcontroller, which is connected to the block of auxiliary nodes of the counter by digital inputs and outputs and outputs, which is connected to the phase and zero wires the house, in addition, the digital inputs / outputs of the voltage of the microcontroller are connected to the digital inputs and outputs of the voltage measuring unit, the two inputs of which are connected to the outputs of the voltage sensor, the inputs of which are connected to the zero and phase wires, characterized in that an additional module containing the indicated tripping relay, and a second energy port, the output of which is connected to the input of the relay control device, the output of which is connected to the tripping relay, and the first energy port is entered into the base counter, the input of which is connected to the output of the microcontroller, and the output through galvanic isolation is connected to the input of the second energy port.

Description

Предложенная полезная модель относится к электроизмерительной технике и может быть использована для построения счетчиков электрической энергии (ЭЭ).The proposed utility model relates to electrical engineering and can be used to build electric energy meters (EE).

Известен счетчик электрической энергии (Цифровые интегральные счетчики электроэнергии нового поколения, производство компании Analog Devices. Вадим Шатилов «Электронные компоненты №4, 2002 г., стр.77, рис.1.), который может измерить ЭЭ в однофазных цепях. Счетчик содержит датчик тока по входу, врезанный в фазный провод последовательно с нагрузкой, а по выходу соединенный с токовым входом микросхемы счетчика, выполняющей роль преобразователя электроэнергии в число импульсов, датчик напряжения, по входу соединенный с нулевым и фазным проводами, а по выходу связан со входом напряжения упомянутой микросхемы, которая имеет связь с дисплеем, источником питания и светодиодами. Кроме того микросхема имеет связь с модемами, которые имеют выходы-входы во внешнюю среду.A well-known electric energy meter (Digital Integrated Electricity Meters of the new generation, manufactured by Analog Devices. Vadim Shatilov “Electronic Components No. 4, 2002, p. 77, Fig. 1.), which can measure EE in single-phase circuits. The counter contains a current sensor at the input, inserted into the phase wire in series with the load, and at the output connected to the current input of the counter chip, which acts as a converter of electricity to the number of pulses, a voltage sensor connected at the input to the zero and phase wires, and the output is connected to voltage input of the mentioned microcircuit, which has a connection with the display, power source and LEDs. In addition, the microcircuit is connected with modems that have outputs-inputs to the external environment.

Однако указанный счетчик не имеет возможности отключать нагрузку, если это пожелает энергосбытовая компания, например, при неуплате энергопотребителем за потребляемую ЭЭ.However, the specified meter does not have the ability to disconnect the load if the energy supply company so desires, for example, if the energy consumer fails to pay for the consumed energy.

Кроме того, известен счетчик ЭЭ (счетчики электрической энергии однофазные серии NP5. Техническое руководство по эксплуатации, ADDM.41006.101. ООО "Матрица») являющийся прототипом полезной модели. Он содержит датчик тока, включенного по входу в фазный провод последовательно с нагрузкой, а по выходу соединенного двумя проводами с измерительным блоком, цифровые входы-выходы которого соединены с цифровыми входами-выходами тока микроконтроллера, датчик напряжения, входы которого соединены с фазным и нулевым проводом, а два выхода связаны со входами измерительного блока напряжения, цифровые входы-выходы которого соединены с цифровыми входами-выходами напряжения микроконтроллера, кроме того микроконтроллер связан с отключающим реле, контакты которого врезаны в фазный провод, последовательно с нагрузкой. Другие входы-выходы и выходы микроконтроллера соединены со вспомогательными узлами счетчика (блок питания, оптический порт, модемы связи, импульсный индикатор). С помощью встроенного отключающего реле в данном счетчике есть возможность при необходимости отключить нагрузку.In addition, the known EE meter (single-phase electric energy meters NP5 series. Technical operation manual, ADDM.41006.101. Matrix LLC) is a prototype of the utility model. It contains a current sensor connected in series with the load at the input to the phase wire, and by the output connected by two wires to the measuring unit, the digital inputs and outputs of which are connected to the digital inputs and outputs of the microcontroller current, a voltage sensor whose inputs are connected to the phase and neutral wires, and two outputs are connected to the inputs a voltage measuring unit, the digital inputs / outputs of which are connected to the digital inputs / outputs of the voltage of the microcontroller, in addition, the microcontroller is connected to a disconnecting relay, the contacts of which are cut into the phase wire, in series with the load.The other inputs and outputs and outputs of the microcontroller are connected to the auxiliary nodes of the counter ( power supply, optical port, communication modems, pulse indicator.) Using the built-in trip relay in this meter, it is possible to disconnect the load if necessary.

Однако отключающее реле счетчика не всегда используется, так как, например, количество потребителей, регулярно не оплачивающих за потребленную ЭЭ не превышает (1-5)% от их общего количества и, следовательно, наличие реле в счетчике ведет к удорожанию счетчика и, таким образом, к увеличению расходов на учет ЭЭ энергосбытовой компании.However, the disconnecting relay of the meter is not always used, since, for example, the number of consumers who do not regularly pay for the consumed EE does not exceed (1-5)% of their total number and, therefore, the presence of a relay in the meter leads to a rise in price of the meter and, thus , to an increase in the cost of accounting for energy efficiency of an energy sales company.

Задачей предлагаемой полезной модели является сокращение расходов на учет ЭЭ при обеспечении возможности отключения нагрузки только для отдельных потребителей ЭЭ, которые нарушают правила покупки ЭЭ.The objective of the proposed utility model is to reduce the cost of accounting for energy efficiency while providing the ability to disconnect the load only for individual consumers of energy efficiency, which violate the rules for the purchase of energy efficiency.

Поставленная задача достигается тем, что в счетчик электрической энергии, содержащий отключающее реле, контакты которого врезаны в фазный провод последовательно с нагрузкой, и базовый счетчик с датчиком тока по входу, включенный в рассечку фазного провода последовательно с нагрузкой, а по выходу соединенного двумя проводами с измерительным блоком тока, цифровые входы-выходы которого соединены с цифровыми входами-выходами тока микроконтроллера, который цифровыми входами-выходами и выходами соединен с блоком вспомогательных узлов счетчика, который связан с фазным и нулевым проводом, кроме того цифровые входы-выходы напряжения микроконтроллера соединены с цифровыми входами-выходами измерительного блока напряжения, два входа которого связаны с выходами датчика напряжения, входы которого соединены с нулевым и фазным проводами, введен дополнительный модуль, содержащий указанное отключающее реле, и второй энергетический порт, причем выход этого энергетического порта связан с входом устройства управления реле, выход которого соединен с отключающим реле, кроме того в базовый счетчик введен первый энергетический порт, вход которого соединен с выходом микроконтроллера, а выход через гальваническую развязку соединен с входом второго энергетического порта.The task is achieved by the fact that in the electric energy meter containing a tripping relay, the contacts of which are cut into the phase wire in series with the load, and a basic counter with a current sensor at the input, connected to the phase wire cut in series with the load, and at the output connected with two wires with a current measuring unit, the digital inputs and outputs of which are connected to the digital inputs and outputs of the microcontroller current, which is connected to the auxiliary unit block by digital inputs and outputs and outputs an IC connected to the phase and neutral wires, in addition, the digital inputs / outputs of the voltage of the microcontroller are connected to the digital inputs and outputs of the voltage measuring unit, two inputs of which are connected to the outputs of the voltage sensor, the inputs of which are connected to the neutral and phase wires, an additional module is introduced, containing the specified tripping relay, and a second energy port, the output of this energy port being connected to the input of the relay control device, the output of which is connected to the tripping relay, in addition to the bases vy counter introduced first energy port having an input coupled to an output of the microcontroller, and through a galvanically isolated output connected to the input port of the second energy.

На чертеже представлена функциональная схема предлагаемого счетчика ЭЭ. Счетчик содержит:The drawing shows a functional diagram of the proposed EE meter. The counter contains:

1 - базовый счетчик (БС),1 - basic counter (BS),

2 - дополнительный модуль (ДМ),2 - additional module (DM),

3 - датчик тока (ДТ),3 - current sensor (DT),

4 - измерительный блок тока (ИБТ),4 - measuring current block (IBT),

5 - датчик напряжения (ДН),5 - voltage sensor (DN),

6 - измерительный блок напряжения (ИБН),6 - measuring voltage unit (IBN),

7 - микроконтроллер (МК),7 - microcontroller (MK),

8 - блок вспомогательных узлов счетчика (БВУС),8 - block auxiliary nodes of the counter (BWUS),

9 - отключающее реле (ОР),9 - tripping relay (OP),

10 - энергетический порт (ЭП₁),10 - energy port (EP ₁ ),

11 - энергетический порт (ЭП₂),11 - energy port (EP ₂ ),

12 - устройство управления реле (УУР).12 - relay control device (UUR).

При этом в состав базового счетчика 1 входят: датчик тока ДТ 3, датчик напряжения ДН 5, измерительный блок тока ИБТ 4, измерительный блок напряжения ИБН 6, микроконтроллер 7, блок вспомогательных узлов счетчика 8, энергетический порт ЭП₁ 10. Дополнительный модуль ДМ 2 содержит энергетический порт ЭП₂ 11, устройство управления реле 12 и отключающее реле 9.In this case, the basic counter 1 includes: a current sensor DT 3, a voltage sensor DN 5, a current measuring unit IBT 4, a voltage measuring unit IBN 6, a microcontroller 7, a block of auxiliary nodes of the counter 8, an energy port ЭП ₁ 10. Additional module ДМ 2 contains the energy port EP ₂ 11, the relay control device 12 and the tripping relay 9.

Датчик тока 3 по входу врезан в фазный провод последовательно с нагрузкой, а по выходу связан с входом измерительного блока тока 4, выходы которого соединены с цифровыми входами-выходами тока микроконтроллера 7. Датчик напряжения 5 по входу подключен к фазному и нулевому проводам, а по выходу связан с измерительным блоком напряжения 6, цифровые входы-выходы которого соединены с цифровыми входами-выходами напряжения микроконтроллера 7. Блок вспомогательных узлов счетчика 8 связан с цифровыми входами-выходами и выходами микроконтроллера 7, а также присоединен к нулевому и фазному проводу. Энергетический порт ЭП₁ 10 связан цифровыми входами-выходами с микроконтроллером 7. Дополнительный модуль 2 имеет энергетический порт ЭП₂ 11, который по входу связан через гальваническую развязку с выходом ЭП₁ 10, а по выходу соединен с устройством управления реле 12, выход которого подключен к отключающему реле 9, контакт которого врезан в фазный провод последовательно с нагрузкой.A current sensor 3 is inserted in series into the phase conductor with a load at the input, and connected to the input of the current measuring unit 4 at the output, the outputs of which are connected to the digital current inputs and outputs of the microcontroller 7. The voltage sensor 5 is connected to the phase and neutral wires by the input, and by the output is connected to a voltage measuring unit 6, the digital inputs / outputs of which are connected to the digital inputs / outputs of the voltage of the microcontroller 7. The block of auxiliary nodes of the counter 8 is connected to the digital inputs and outputs and outputs of the microcontroller 7, and t It is also connected to the neutral and phase wires. The energy port of ЭП ₁ 10 is connected by digital inputs and outputs to the microcontroller 7. Additional module 2 has an energy port of ЭП ₂ 11, which is connected through an galvanic isolation to the output of ЭП ₁ 10, and connected to the relay control device 12, the output of which is connected to the tripping relay 9, the contact of which is embedded in the phase wire in series with the load.

Отдельные узлы счетчика могут быть выполнены следующим образом: датчик тока 3 - шунт либо трансформатор тока; датчик напряжения 5 - делитель напряжения на резисторах; измерительные блоки тока 4 и напряжения 6 - аналого-цифровые преобразователи; микроконтроллер, например, типа ADSP-BF531; блок вспомогательных узлов счетчика 8 содержит блок питания счетчика, модемы связи, дисплей, индикаторы, оптический порт. Энергетические порты ЭП₁ 10 и ЭП₂ 11 могут быть выполнены в виде 2-х трансформаторов с Ш-образным сердечником с обмоткой, намотанной на среднюю часть магнитопровода, причем между сердечниками располагается изолирующий слой корпусов базового счетчика 1 и дополнительного модуля 2. Устройство управления реле 12 содержит блок питания, к выходу которого подключено отключающее реле 9.Separate counter units can be made as follows: current sensor 3 — shunt or current transformer; voltage sensor 5 - voltage divider on resistors; measuring units of current 4 and voltage 6 - analog-to-digital converters; microcontroller, for example, type ADSP-BF531; the block of auxiliary nodes of the counter 8 contains a power supply counter, communication modems, a display, indicators, an optical port. The energy ports of ЭП ₁ 10 and ЭП ₂ 11 can be made in the form of 2 transformers with a W-shaped core with a winding wound on the middle part of the magnetic circuit, and between the cores there is an insulating layer of the cases of the base counter 1 and additional module 2. Relay control device 12 contains a power supply, the output of which is connected trip relay 9.

Работа предлагаемого счетчика по отключению нагрузки осуществляется следующим образом.The work of the proposed counter load shedding is as follows.

В режиме отключения нагрузки через модем связи БВУС 8 на счетчик поступает команда на отключение нагрузки. Далее она попадает на микроконтроллер 7, где обрабатывается, и МК 7 подает переменное напряжение на ЭП₁ 10, которое передается на ЭП₂ 11 и далее поступает на УУР 12. На выходе УУР 12 появляется напряжение питания отключающего реле 9, которое срабатывает и разрывает свой контакт, тем самым прекращает подачу тока в нагрузку через фазный провод.In the load disconnect mode, through the BVUS 8 communication modem, the counter receives a command to disconnect the load. Then it gets to the microcontroller 7, where it is processed, and MK 7 supplies an alternating voltage to the ЭП ₁ 10, which is transmitted to the ЭП ₂ 11 and then goes to the УУР 12. At the output of the УУР 12, the supply voltage of the disconnecting relay 9 appears, which trips and breaks its contact, thereby stopping the supply of current to the load through the phase wire.

Режим подключения нагрузки. Через модем связи БВУС 8 на счетчик подается команда по включению нагрузки. Она попадает на МК 7, который перестает подавать напряжение на ЭП₁ 10. В результате на вход ЭП₂ 11 не подается напряжение и на выходе УУР 12 напряжение становится равным нулю. Таким образом, на вход отключающего реле 9 напряжение не подается и контакты отключающего реле 9 замыкаются (контакт нормативно замкнут), обеспечивая прохождение тока через фазный провод в нагрузку.Load connection mode. Via a communication modem BVUS 8, a command to turn on the load is sent to the counter. It falls on MK 7, which ceases to supply voltage to the electric drive ₁ 10. As a result, no voltage is applied to the input of the electric drive ₂ 11 and the voltage becomes equal to zero at the output of the UUR 12. Thus, the input of the trip relay 9 is not supplied with voltage and the contacts of the trip relay 9 are closed (the contact is normatively closed), ensuring the passage of current through the phase wire into the load.

При установке счетчиков энергосбытовая компания может вначале установить счетчики без дополнительного модуля 2. После некоторого срока эксплуатации счетчиков она выявляет потребителей, которые не оплачивают ЭЭ либо платят не регулярно. Этим потребителям компания устанавливает совместно с базовыми счетчиками 1 дополнительные модули 2 и тем самым у нее появляется возможность отключать ЭЭ недобросовестным потребителям. Так как число недобросовестных потребителей не превышает единиц процентов, то число установленных дополнительных модулей существенно меньше, чем число установленных базовых счетчиков, содержащих отключающее реле (в десятки раз). Это в целом приводит к сокращению затрат на ЭЭ энергосбытовых компаний.When installing meters, the energy supply company may first install meters without additional module 2. After a certain period of operation of the meters, it identifies consumers who do not pay EE or do not pay regularly. Together with the basic counters 1, the company installs additional modules 2 for these consumers, and thus it has the opportunity to turn off energy efficiency for unscrupulous consumers. Since the number of unscrupulous consumers does not exceed units of percent, the number of installed additional modules is significantly less than the number of installed base meters containing a tripping relay (tens of times). This generally leads to a reduction in energy costs for energy retail companies.

Claims

An electric energy meter containing a tripping relay, the contacts of which are cut into the phase wire in series with the load, and a basic counter with a current sensor at the input, connected to the phase wire cut in series with the load, and connected at the output by two wires to the current measuring unit, digital inputs the outputs of which are connected to the digital inputs and outputs of the current of the microcontroller, which is connected to the block of auxiliary nodes of the counter by digital inputs and outputs and outputs, which is connected to the phase and zero wires the house, in addition, the digital inputs / outputs of the voltage of the microcontroller are connected to the digital inputs and outputs of the voltage measuring unit, the two inputs of which are connected to the outputs of the voltage sensor, the inputs of which are connected to the zero and phase wires, characterized in that an additional module containing the indicated tripping relay, and a second energy port, the output of which is connected to the input of the relay control device, the output of which is connected to the tripping relay, and the first energy port is entered into the base counter, the input of which is connected to the output of the microcontroller, and the output through galvanic isolation is connected to the input of the second energy port.