RU186740U1 - Трехфазный балансовый счетчик электрической энергии с дистанционным управлением - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к электронно-измерительной технике, в частности к устройствам учета и контроля потребления электрической энергии в трехфазных цепях переменного тока. Трехфазный цифровой счетчик электрической энергии, выполненный с возможностью обеспечения удаленной установки, содержит управляемые микроконтроллером элементы управления нагрузкой, модули преобразования тока фаз, модуль преобразования напряжения фаз А, В, С, измерительное устройство, к входам которого подключены выходы модулей преобразования тока фаз и выход модуля преобразования напряжения фаз, микроконтроллер, с которым соединены энергонезависимая память, интерфейс PLC, устройство отображения информации, датчик магнитного поля, датчик вскрытия крышки счетчика, датчик вскрытия крышки клеммной колодки, часы реального времени с источником резервного питания, источник питания счетчика, двунаправленный радиоинтерфейс, подключенный к микроконтроллеру, позволяющий производить дистанционное конфигурирование и считывание показаний со счетчика, а также производить дистанционное отключение и включение нагрузки. При этом счетчик выполнен с возможностью ведения суммарного учета электроэнергии в трехфазных сетях переменного тока и считывания показаний в микропроцессор с блоков измерения и преобразования мощности, фазного учета электроэнергии с целью обнаружения канала хищения; обеспечения функций координатора ячеистой сети абонентских счетчиков и связи с абонентскими счетчиками электроэнергии посредством встроенных в него и подключенных к микропроцессору интерфейсов связи в виде последовательного проводного интерфейса RS-485 (CAN), трех PLC-модемов, работающих по протоколу Datalink или Free MODBUS, обмена данными с АСКУЭ без дополнительного сетевого оборудования посредством GSM-модема; дистанционного просмотра архива и обмена данными посредством выносного пульта дистанционного управления, имеющего радиоканал, аналогичный упомянутому интерфейсному радиоканалу. В результате использования набора интерфейсов связи расширены возможности интеграции счетчика в АСКУЭ, повышена надежность линий связи и достоверность учетных данных, снижены стоимостные затраты на построения АСКУЭ в целом, повышена степень защиты учетной информации и аппаратных средств построения системы от несанкционированного доступа к каналам энергопотребления, что делает его более эффективным. 2 з.п. ф-лы. 3 ил.

Description

Полезная модель относится к электронно-измерительной технике, в частности к устройствам учета и контроля потребления электрической энергии в трехфазных цепях переменного тока, и может быть использован в качестве прибора первичного учета электроэнергии в трехфазных сетях переменного тока, а также в качестве балансового счетчика на трансформаторных подстанциях для ведения суммарного учета энергопотребления и ведения независимого фазного учета электроэнергии с целью обнаружения канала хищения электроэнергии с точностью до фазы. Кроме того, счетчик может быть использован и в качестве координатора при построении ячеистой сети абонентских счетчиков, а также для сбора учетной информации с абонентских счетчиков по различным встроенным интерфейсам связи, предварительной ее обработки и обмена данными с автоматизированной системой коммерческого учета электроэнергии (АСКУЭ) без специального сетевого оборудования.

Известен многоканальный цифровой счетчик электрической энергии с дистанционным управлением (патент РФ №152097, опубл. 10.05.15 г. Бюл. №13), содержащий микропроцессор и связанные с ним блок измерения мощности по прямой цепи, блок измерения мощности по обратной цепи, твердотельное реле «включения/отключения» нагрузки от сети при несанкционированном доступе к элементам и узлам счетчика, коротком замыкании и перезагрузке сети, программируемые часы реального времени с питанием от основного блока питания счетчика и резервного источника питания (гальванический элемент), адаптер последовательного интерфейса RS-485, устройство звуковой сигнализации, жидкокристаллический индикатор (ЖКИ), магниточувствительное бесконтактное устройство, датчики несанкционированного доступа к элементам и узлам счетчика, элементы индикации контроля работы преобразователей мощности, звуковая сигнализация, датчик тока по прямой цепи, датчик тока по обратной цепи, датчик напряжения сети, зарядное устройство, гальванический элемент (резервный источник питания), блок питания счетчика, устройство развязки основного и резервного источников напряжения питания, блоки измерения мощности каналов (по число каналов), каждый блок, который содержит датчик тока по обратной цепи канала, датчик тока по прямой цепи канала, подключенные к обратной цепи канала и прямой цепи канала соответственно, выходы этих датчиков подключены к первым входам соответствующих устройств измерения и преобразования мощности по обратной цепи канала и прямой цепи канала, вторые входы которых подключены к выходу устройства калибровки напряжения сети по каждому каналу, вход которого соединен с выходом датчика напряжения сети, подключенного к сети, выход устройства измерения и преобразования мощности прямой цепи канала является поверочным выходом канала, подключен к входу элемента индикации контроля работы преобразователя мощности канала, а также совместно с выходом устройства измерения и преобразования мощности обратной цепи канала подключен к микропроцессору через адаптер SPI, управляющий вход которого также подключен к микропроцессору; радиоканалом - первый, вход/выход, которого подключен к микропроцессору, а второй вход/выход является входом/выходом радиоканала счетчика, предназначенного для обмена данными с пультом дистанционного управления счетчиком (ПДУ) и для обмена данными с АСКУЭ; GSM-модемом, первый вход/выход которого подключен к микропроцессору через разъем, а второй вход/выход является входом/выходом счетчика, предназначенного для обмена данными с АСКУЭ или PLC-модемом, первый вход/выход которого подключен к микропроцессору через разъем, а второй вход/выход через устройство согласования PLC-модема с линией связи подключен к сети для обмена данными с АСКУЭ (в качестве линии связи может служить любые 2-х проводные линии, в частности сеть переменного тока ~220В) и с пультом дистанционного управления (ПДУ) счетчика по радиоканалу.

Основными недостатками данного счетчика является отсутствия возможности:

- ведения учета в трехфазных цепях переменного тока;

- использования его в качестве балансового счетчика на подстанциях;

- обнаружения канала хищения электроэнергии;

- использования его в качестве координатора ячеистой сети абонентских счетчиков.

Также известен цифровой счетчик электрической энергии с дистанционным управлением (RU 152096, опубл.: 10.05.15, Бюл. №13), который содержит микропроцессор, систему измерения и контроля потребляемой электроэнергии, включающую в себя подключенные к микропроцессору первый программируемый счетчик и второй программируемые счетчики, датчик тока по прямой цепи и датчик тока по обратной цепи, сигнал с которых подается на первые входы блока измерения мощности по прямой и блока измерения мощности по обратной цепям, выходы которых подключены, соответственно, к входам первого программируемого счетчика и второго программируемого счетчика. Выход блока измерения мощности по прямой цепи подключен к элементу индикации и является поверочным выходом счетчика. Датчик напряжения сети подключен ко вторым входам блоков измерения мощности и к входу связанного с микропроцессором устройства контроля напряжения. Система питания счетчика содержит основной блок питания, резервный источник питания (например, гальванический элемент), зарядное устройство и устройство развязки питания. Счетчик содержит программируемые часы реального времени, пороговое устройство защиты сети от короткого замыкания и от перегрузки, систему защиты счетчика от несанкционированного доступа, включающую в себя датчики несанкционированного доступа и магниточувствительное бесконтактное устройство, а также связанные с микропроцессором: устройство управления нагрузкой, блок памяти, адаптер последовательного связного интерфейса RS-485, вход/выход которого предназначены для подключения к линии связи автоматизированной системы коммерческого учета электроэнергии (АСКУЭ); жидкокристаллический индикатор (ЖКИ), устройство звуковой сигнализации. Для обеспечения беспроводной связи в нем предусмотрен, работающий по стандарту ZigBee®/IEEE 802.15.4 радиоканал с антенной, вход/выход которого подключен к микропроцессору и предназначенного для обмена данными с пультом дистанционного управления и для обмена данными с АСКУЭ, а также PLC-модем, работающий по протоколу Datalink или Free MODBUS, первый вход/выход которого подключен к микропроцессору, а второй вход/выход, через устройство согласования, подключен к сети обмена данными с АСКУЭ.

Основными недостатками счетчика являются отсутствие возможности:

- ведения учета в трехфазных цепях переменного тока;

- использования его в качестве балансового счетчика на подстанциях;

- использования его в качестве координатора ячеистой сети абонентских счетчиков;

- обнаружения канала хищения электроэнергии;

- обмена данными с автоматизированной системой коммерческого учета электроэнергии без специального сетевого оборудования.

Известен счетчик электрической энергии трехфазный (RU №145771, Опубл.: 27.09.2014 Бюл. №27), возможностью удаленной установки, содержащий включенные в рассечку фаз А, В, С и управляемые микроконтроллером элементы управления нагрузкой, последовательно соединенные с ними модули преобразования тока фаз, модуль преобразования напряжения фаз А, В, С, подключенный своими входами к фазам А, В, С и нейтрали, измерительное устройство, к входам которого подключены выходы модулей преобразования тока фаз и выход модуля преобразования напряжения фаз, микроконтроллер, с которым соединены энергонезависимая память, интерфейс PLC, оптический порт, устройство отображения информации, кнопки управления, датчик магнитного поля, датчик вскрытия крышки счетчика, датчик вскрытия крышки клеммной колодки, часы реального времени с подключенным к ним источником резервного питания часов, источник питания счетчика, двунаправленный радиоинтерфейс, подключенный к микроконтроллеру, позволяющий производить дистанционное конфигурирование и считывание показаний со счетчика, а также производить дистанционное отключение и включение нагрузки.

Основными недостатками счетчика являются отсутствие возможности:

- использования его в качестве балансового счетчика на подстанциях; использования его в качестве координатора ячеистой сети абонентских счетчиков;

- обнаружения канала хищения электроэнергии;

- обмена данными с автоматизированной системой коммерческого учета электроэнергии без специального сетевого оборудования.

К тому же, наличие только одного вида связи с АСКУЭ и отсутствие средств для беспроводной связи, таких как GSM-модем затрудняет интегрирование трехфазного счетчика в существующие АСКУЭ разного типа, а ограниченный набор интерфейсов связи «счетчик-АСКУЭ» не позволяет получать учетных и служебных данных с высокой достоверностью.

Задача, решаемая полезной моделью, направлена на создание цифрового трехфазного балансового счетчика электрической энергии с расширенными функциональными возможностями и повышенными удобствами в эксплуатации, а также с возможностью обнаружения канала хищения электроэнергии и обеспечивающего эффективный автоматизированный учет, контроль и управления энергопотреблением.

Технический результат, достигаемый предлагаемой полезной моделью, заключается в реализации поставленной задачи путем:

- обеспечения возможности ведения балансового учета электроэнергии в трехфазных цепях;

- обеспечения возможности использования трехфазного счетчика в качестве координатора при построении ячеистой сети абонентских счетчиков;

- обеспечения возможности обнаружения канала хищения электроэнергии с точностью группы счетчиков, подключенных к соответствующей фазе;

- обеспечения возможности интегрирования в АСКУЭ путем обеспечения дополнительных видов связи «трехфазный балансовый счетчик - АСКУЭ»;

- повышение достоверности информации при обмене «абонентский счетчик - трехфазный балансовый счетчик»;

- обеспечения возможности управления нагрузкой, что позволит дистанционно управлять энергопотреблением;

- повышение удобства эксплуатации счетчика за счет обеспечения возможности бесконтактного, дистанционного съема информации со счетчика и управления счетчиком по встроенным интерфейсам и/или посредством ПДУ.

Поставленная задача решается тем, что трехфазный цифровой счетчик электрической энергии, выполненный с возможностью обеспечения удаленной установки, содержащий включенные в рассечку фаз А, В, С и управляемые микроконтроллером элементы управления нагрузкой, последовательно соединенные с ними модули преобразования тока фаз, модуль преобразования напряжения фаз А, В, С, подключенный своими входами к фазам А, В, С и нейтрали, измерительное устройство, к входам которого подключены выходы модулей преобразования тока фаз и выход модуля преобразования напряжения фаз, микроконтроллер, с которым соединены энергонезависимая память, интерфейс PLC, оптический порт, устройство отображения информации, датчик магнитного поля, датчик вскрытия крышки счетчика, датчик вскрытия крышки клеммной колодки, часы реального времени с подключенным к ним источником резервного питания часов, источник питания счетчика, двунаправленный радиоинтерфейс, подключенный к микроконтроллеру, позволяющий производить дистанционное конфигурирование и считывание показаний со счетчика, а также производить дистанционное отключение и включение нагрузки, в отличие от аналогов выполнен с возможностью ведения суммарного учета электроэнергии в трехфазных сетях переменного тока и считывания показаний в микропроцессор с блоков измерения и преобразования мощности, первый цифровой выход которого подключен к первому входам адаптера интерфейса SPI, а второй импульсный выход - к входу элемента индикации, этот же выход и является поверочным выходом счетчика; фазного учета электроэнергии с целью обнаружения канала хищения; обеспечения функций координатора ячеистой сети абонентских счетчиков и связи с абонентскими счетчиками электроэнергии посредством встроенных в него и подключенных к микропроцессору интерфейсов связи в виде последовательного проводного интерфейса RS-485 (CAN), трех PLC-модемов, работающих по протоколу Datalink или Free MODBUS, первые входы/выходы, которых подключены к микропроцессору, а вторые входы/выходы, через устройства согласования, подключены к фазам сети и предназначены для сбора учетной и служебной информации с абонентских счетчиков с целью обнаружения канала хищения электроэнергии; обмена данными с АСКУЭ без дополнительного сетевого оборудования посредством GSM-модема; дистанционного просмотра архива и обмена данными посредством выносного пульта дистанционного управления, имеющего радиоканал, аналогичный упомянутому интерфейсному радиоканалу.

Дополнительные отличия состоят в том, что в частных случаях радиоканалы реализованы на микросхемах CC1310F128RGZR.

Состав встроенных в предлагаемом счетчике интерфейсов связи - беспроводных в виде радиоканала, GSM-модема и проводных RS-485(CAN) и трех PLC-модемов - обеспечивает расширенный диапазон интегрирования счетчика в АСКУЭ (практически во все существующие и вновь создаваемые АСКУЭ), причем с использованием одновременно не менее двух интерфейсов связи, что способствует повышению надежности связи и достоверности передаваемых данных. С целью обнаружения канала хищения электроэнергии обмен данными между абонентскими счетчиками и трехфазным балансовым счетчиком производиться по PLC-модемам, а для увеличения достоверности учетной информации и повышения живучести системы в целом по радиоканалу и по всем трем PLC-модемам или RS-485 (CAN) и по трем PLC-модемам или по радиоканалу и RS-485 (CAN). Обмена данными «трехфазный балансовый счетчик - АСКУЭ» производится по GSM-модему, что позволить построить АСКУЭ без дополнительного сетевого оборудования.

Такой подход позволяет существенно расширить возможности интеграции счетчика в АСКУЭ, повысит надежность сети обмена данными и, соответственно, достоверность учетных данных.

Выполнение организации платежей за энергопотребление с расширенными, в отличие от прототипа, возможностями посредством пульта дистанционного управления (ПДУ), который служит не только для организации электронных платежей за энергопотребление, но и используется для выполнения ряда задач по дистанционной настройке счетчика и обмену данными в системе «абонентский счетчик -АСКУЭ», способствует улучшению эксплуатационных характеристик счетчика, исключает вероятность влияния человеческого фактора на процесс учета энергопотребления и платежей.

К тому же, поскольку при организации платежей в память ПДУ копируется вся текущая информация по энергопотреблению, которая имеется в памяти счетчика, пульт может быть использован и как дополнительный интерфейс связи «абонентский счетчик-АСКУЭ», например, при сбоях в тех интерфейсах связи, которые встроены в счетчик и/или в тех случаях, когда использование встроенных интерфейсов связи невозможно или нецелесообразно, например, когда расстояние от абонентского счетчика до трехфазного балансового больше радиуса действия радиоканала или PLC-модема.

Использование выносного ПДУ способствует повышению удобства эксплуатации счетчика за счет обеспечения бесконтактного, дистанционного съема информации с счетчика и организации электронных платежей.

На представленных чертежах: на фиг. 1 дана структурная схема предлагаемого счетчика; на фиг. 2 - структурная схема пульта дистанционного управления; на фиг. 3 - пример общего вида ПДУ.

Предлагаемый трехфазный балансовый счетчик электрической энергии содержит микропроцессор 1, три измерительных блока (ИБ) 2, каждый из которых содержит: датчик напряжения 3, выходной сигнал, которого подается на аналоговый вход микропроцессора 1, а через устройства калибровки сетевого напряжения 4 подается на первый вход блока измерения и преобразования мощности 5, на второй вход которого подается сигнал с выхода датчика тока 6, первый импульсный выход блока 5 измерения и преобразования мощности подключен к элементу индикации 7 и является поверочным выходом 8 измерительного блока, а второй цифровой выход- подключен к первому входу адаптера интерфейса SPI 9 на второй вход, которого поступается управляющий сигнал чтения данных от микропроцессора 1; измерительный блок 2 также содержит элемент индикации состояния нагрузки 10, вход которого соединен с входом устройства отключения нагрузки и подключен к управляющему выходу микропроцессора 1; для обеспечения связи с абонентскими счетчиками в измерительном блоке 2 предусмотрен PLC-модем 12, подключенный одним входом/выходом к микропроцессору 1, а второй вход\выход подключен к соответствующей фазе сети через устройства сопряжения 13 PLC-модема.

Счетчик также содержит блоки общего назначения: трехфазный блок питания 14, зарядное устройство 15; резервный источник питания 16 (например, гальванический элемент) и устройство развязки питания 17; программируемые часы реального времени 18, систему защиты счетчика от несанкционированного доступа, включающую в себя датчик несанкционированного доступа 19 и магниточувствительное бесконтактное устройство 20, связанные с микропроцессором 1; адаптер 21 последовательного связного интерфейса RS-485, вход/выход 22 которого предназначены для подключения к линии связи АСКУЭ; жидкокристаллический индикатор (ЖКИ) 23; устройство звуковой сигнализации 24; радиоканал 25 с антенной 26, вход/выход которого подключен к микропроцессору 1 и предназначенного для обеспечения беспроводной связи по стандарту ZigBee®MEEE 802.15.41; GSM-модем 27 с антенной 28, предназначенный для связи цифрового трехфазного балансового счетчика электрической энергии с АСКУЭ без использования специального сетевого оборудования, блок памяти, предназначенный для хранения архивных данных.

Пульт дистанционного управления (ПДУ) 30 счетчика, приведенного на фиг. 2 содержит микроконтроллер 31 и подключенные к нему радиоканал 32 с антенной 33 (аналогичный радиоканалу 25), многоцветные светодиодные индикаторы 34, набор сенсорных кнопок 35 и снабжен автономным элементом питания 36, к которому подключены все компоненты пульта.

- кнопка 37 «часы/архив», предназначенная для выбора режима установки часов реального времени или режима просмотра архива счетчика;

- кнопка 38 «+» для увеличения значения содержимого выбранной позиции;

- кнопка 39 «-» для уменьшения значения содержимого выбранной позиции;

- кнопка 40 «Запись данных», предназначена для записи данных из ПДУ в счетчик;

- двухцветный светодиод 41 обмена данными ПДУ с счетчиком, при обмене данными - мигает красным, а при корректном завершение обмена - зеленым;

- кнопка 42 «Вкл.» для подключения нагрузки к сети;

- двухцветный светодиод 43 «Откл./Вкл.» нагрузки при отключенной нагрузке - зеленый, а при подключенной нагрузке - красный;

- кнопка 44 «Чтение данных», предназначенная для считывания данных из счетчика в ПДУ;

- кнопка 45 «Запись данных», предназначенная для записи данных из ПДУ в АСКУЭ;

- кнопка 46 «Чтение данных», предназначенная для считывания данных из АСКУЭ в ПДУ;

- двухцветный светодиод 47 обмена данными ПДУ с АСКУЭ - при обмене данными мигает красным, а при корректном завершение обмена - зеленым;

- кнопка 48 «Откл.» для отключения нагрузки от сети.

Микропроцессор 1 с подключенными к нему блоком памяти 29, программируемыми часами реального времени 18, адаптером последовательного интерфейса 21 может быть реализован на микроконтроллере STM32L486VGT6 фирмы STMicroelectronics к параллельным портам, которого подключены: информационные и управляющие выводы ЖКИ 23, управляющие входы всех устройств управления нагрузкой 11, выходы датчиков несанкционированного доступа 18 к элементам и узлам счетчика, выход магниточувствительного бесконтактного устройства 20, вход устройство сигнализации 24. Кроме того, к встроенными последовательным интерфейсам связи USART микроконтроллера подключены: три PLC-модема, радиоканал и GSM, а три блока измерения и преобразования мощности 5 через адаптер интерфейса 9 SPI подключены к интерфейсу SPI микроконтроллера.

Блоки измерения и преобразования мощности 5 реализованы на микросхеме STPM33TR фирмы ST Microelectronics, предназначенной для высокоточного измерения мощности и энергии в счетчиках с использованием катушки Роговского, трансформатора тока или шунта и обеспечивает вычисление среднеквадратических значений напряжений и токов, активной, реактивной и полной мощности и энергии. Подключается к микроконтроллеру по последовательному интерфейсу USART или SPI микроконтроллера.

Остальные устройства, блоки и функциональные узлы реализованы на следующих элементах: PLC-модемы 12 на микросхеме ST7580RT, выводы которых подключены к микроконтроллеру по USART порту; радиоканал 25 с использованием схемы CC1310F128RGZR компании Texas Instruments, поддерживающей стандарты ZigBee®/IEEE 802.15.4, подключенной к микроконтроллеру по USART- порту, магниточувствительное бесконтактное устройство 20 - на магниторезистивном датчике MRSS29D (www.eltech.spb.ru), устройство управления нагрузкой 1 на твердотельном реле - на HD8044ZD3 (http://www.sensor-moscow.ru/rele_tv.html), адаптер последовательного интерфейса RS-485 21 - на схеме тах232 (http://www.spt.ru/victor/max.htm), ЖКИ 23 - на индикаторе WH0802A-AGG-СТ или на индикаторе фирмы «МЭЛТ» (сайт www.melt.com.ru)

Микроконтроллер 30 пульта дистанционного управления и радиоканал 32 ПДУ реализованы с использованием схемы CC1310F128RGZR компании TexasInstruments, к которой подключены набор сенсорных кнопок 34, многоцветные светодиоды 35.

Принцип работы трехфазного балансового счетчика

После установки и подключения счетчика к сети он находится в исходном состоянии и не ведет учет электроэнергии, т.е. устройство управления нагрузкой 11 отключает нагрузку от электрической сети, а счетчик находится в режиме ожидания начальной установки часов реального времени 18, посредством трех кнопок 37, 38 и 39 расположенных на ПДУ (фиг. 3): кнопка 37 «часы/архив» - выбор режима установки часов и выбор позиции, вторая кнопка 38 «+» - установка значения числа в выбранной позиции вверх и третья кнопка 39 «-» установка значения числа в выбранной позиции вниз.

После установки времени и даты, посредством удержания первой кнопки 37 «часы/архив» не менее 5 сек. производится перевод счетчика в рабочий режим учета, в дальнейшем кнопка 37 «часы/архив» используется для входа в режим просмотра архива, и вторая кнопка 38 «+» и третья кнопка 39 «-» в этом режиме позволяют просматривать архив вверх и вниз соответственно.

После перевода счетчика в режим счета электроэнергии, необходимо записать в счетчик служебную информацию с ПДУ 30 посредством нажатии кнопки 40 «Запись данных». При этом в блок памяти 29 записывается номер счетчика, номер ПДУ 30 и другие необходимые данные, которые зависят от способа организации платежей на АСКУЭ (тариф, кредит и т.п.).

В процессе записи данных из ПДУ 30 в счетчик на пульте начинает мигать красный светодиод 41, а при корректном завершении процесса записи этот светодиод 41 загорается зеленым цветом в течение 2 сек. Таким образом, производится привязка ПДУ 30 к конкретному счетчику. Дальнейшие все процедуры со счетчиком можно производить только с использованием данного ПДУ 30.

Для подключения потребителя к сети необходимо нажать кнопку 42 «Вкл.» и держать нажатой в течение не менее 5 секунд в целях безопасности. В процесс выполнение этой команды светодиод 43 горит зеленным цветом, а после подключения нагрузки - красным цветом. По мере подключение потребителя счетчик ведет учет электроэнергии, а элемент индикации 8 начинает мигать, что является признаком работы счетчика в режиме учета энергопотребления.

Датчик напряжения 3 измеряет напряжение сети, а датчик тока 6 значения тока. Сигналы с датчика тока 6, а также с датчика напряжения 3, через устройства калибровки напряжения 4, подаются на входы блока измерения и преобразования мощности 5, который осуществляет преобразование мощности в число импульсов и в цифровой код данных. Эти импульсы поступают на вход элемента индикации 7 и на поверочный выход счетчика 8, а цифровой код данных с выхода блока измерения и преобразования мощности 5, через адаптер интерфейса SPI поступает в микропроцессор по сигналу чтения, где и происходить обработка, хранения и отображения этих данных на ЖКИ 23.

Учет энергопотребления трехфазным балансовым счетчиком по всем фазам ведется аналогичным образом не зависимо друг от друга. Микропроцессор 1 сохраняет учетные данные по всем фазам в отдельности Е^*а, Е^*b, Е^*c соответственно и суммарные показания по всем фазам Е. Для обнаружения канала хищения электроэнергии, микропроцессор 1 производить опрос абонентских счетчиков, подключенных к разным фазам сети по соответствующим PLC-модемам 12, и производит считывания учетных данных, определяет потребление суммарное Еа, Е^*b и Е^*с по каждой фазе. Трехфазный балансовый счетчик производит сравнение собственных показаний и фазных показаний, считанных с абонентских счетчиков: Еа и Е^*а; Е^*b и Е^*b; Ее и Е^*с.

Если Еа>Е^*а или Еb>Е^*b или Еc>Е^*с, то делается вывод о наличии хищения электроэнергии абонентами, подключенными к соответствующей фазе.

Датчики 19 несанкционированного доступа осуществляют контроль и выдачу сигнала несанкционированного доступа при снятии крышек счетчика и/или колодки, а магниточувствительное бесконтактное устройство 20 - при наличии внешнего магнитного воздействия на счетчик. По этим сигналам микропроцессор 1 фиксирует в блоке 29 памяти время и дату несанкционированного доступа, сохраняет показания счетчика и формирует сигнал отключения нагрузки для устройства управление нагрузкой 11, т.е. отключает потребителя от сети, а также по интерфейсу связи передает информацию о несанкционированном доступе на АСКУЭ. В этом случае для повторного подключения нагрузки к сети потребителю необходимо произвести следующие действия:

- скопировать содержимого блока памяти 29 счетчика в микроконтроллер 31 ПДУ 30. Считывание информации из памяти счетчика производится посредством ПДУ 30 при нажатии кнопки 44 «Чтение данных» на ПДУ 30. После окончания считывания данных на пульте дистанционного управление загорается светодиод 41 зеленого цвета, что говорит об окончании процесса считывания информации с счетчика в микроконтроллер 31 ПДУ 30.

- отнести ПДУ 30 в пункт оплаты платежей за электроэнергию, где установлена АСКУЭ, разработанная с учетом функциональных возможностей предлагаемого счетчика и адаптированной по форматам хранения информации к обслуживанию предлагаемого счетчика.

-посредством ПДУ произвести считывание информации из памяти микроконтроллера 31 ПДУ 30 в АСКУЭ посредством нажатия кнопки 45 на ПДУ 30 «Запись данных», при этом светодиод 47 загорается красным цветом. На экране дисплея АСКУЭ автоматически отображаются данные абонента, и красным цветом будет отображена информация о несанкционированном доступе к элементам и узлам счетчика (дата, время, показания счетчика).

- произвести оплату за энергопотребление с учетом штрафных санкций за несанкционированный подступ, в соответствии с соглашением на поставку электроэнергии. После чего АСКУЭ производит запись в микроконтроллер 31 ПДУ 30 кода оплаты, количества оплаченной электроэнергии и кода разрешения повторного подключения потребителя к сети.

- потребитель по возвращению производит запись данных с ПДУ 30 в счетчик, посредством кнопки 46 «Чтение данных» на ПДУ 30, микропроцессор 1 проверяет наличие соответствующих разрешительных кодов повторного подключения и дает команду на подключение нагрузки к сети, при этом производится сравнение количества оплаченной и текущей электроэнергии. Определяется остаток неоплаченной электроэнергии, этот остаток сохраняется в блоке памяти 29, как начальное значение для ведения учета и отображается на ЖКИ 23.

Потребитель от сети можно отключить нажатием кнопки 48 «Откл.», а также автоматически при коротком замыкании в цепи нагрузки и при превышении установленного лимита энергопотребления данным абонентом. Обратное подключение в этих случаях производится посредством нажатии кнопки 42 «Вкл.» на ПДУ 30 в течение 5 секунд.

Использование устройства управления нагрузкой 11 в совокупности с пультом дистанционного управления счетчиком по радиоканалу 25 позволяет организовать режим энергопотребления и электронные платежи абонентом, а также способствует улучшению эксплуатационных характеристик счетчика, исключает вероятность недобросовестного влияния человеческого фактора на процесс учета энергопотребления и платежей.

В связи с тем, что все интерфейсы связи имеют те или иные недостатки (подвержены помехам, сбоям и т.п.) в предлагаемом счетчике предусмотрен возможность обмена данными «абонентский счетчик - трехфазный балансовый счетчик» по двум интерфейсам связи, в отличие от прототипа, что дает возможность сравнить данные, полученные по разным интерфейсам связи трехфазным балансовым счетчиком, и, при несовпадении этих данных, производить повторный опрос абонентского счетчика. Такой прием не только существенно расширяет возможности интеграции счетчика в АСКУЭ, но и способствует повышению достоверности учетных данных.

Изготовление предлагаемого счетчика не требует значительных капитальных финансовых вложений. Его производство может быть налажено на имеющихся производственных площадях с использованием универсального оборудования и широко известных и общедоступных комплектующих изделий. При этом на существующем в настоящее время рынке сбыта устройств учета и контроля потребления электрической энергии имеется большой спрос на цифровые счетчики с достигаемыми при реализации полезной модели характеристиками.

Claims (3)

1. Трехфазный цифровой счетчик электрической энергии, выполненный с возможностью обеспечения удаленной установки, содержащий включенные в рассечку фаз А, В, С и управляемые микроконтроллером элементы управления нагрузкой, последовательно соединенные с ними модули преобразования тока фаз, модуль преобразования напряжения фаз А, В, С, подключенный своими входами к фазам А, В, С и нейтрали, измерительное устройство, к входам которого подключены выходы модулей преобразования тока фаз и выход модуля преобразования напряжения фаз, микроконтроллер, с которым соединены энергонезависимая память, интерфейс PLC, устройство отображения информации, датчик магнитного поля, датчик вскрытия крышки счетчика, датчик вскрытия крышки клеммной колодки, часы реального времени с подключенным к ним источником резервного питания часов, источник питания счетчика, двунаправленный радиоинтерфейс, подключенный к микроконтроллеру, позволяющий производить дистанционное конфигурирование и считывание показаний со счетчика, а также производить дистанционное отключение и включение нагрузки, отличающийся тем, что он выполнен с возможностью ведения суммарного учета электроэнергии в трехфазных сетях переменного тока и считывания показаний в микропроцессор с блоков измерения и преобразования мощности, первый цифровой выход которого подключен к первому входам адаптера интерфейса SPI, а второй импульсный выход - к входу элемента индикации, этот же выход и является поверочным выходом счетчика; фазного учета электроэнергии с целью обнаружения канала хищения; обеспечения функций координатора ячеистой сети абонентских счетчиков и связи с абонентскими счетчиками электроэнергии посредством встроенных в него и подключенных к микропроцессору интерфейсов связи в виде последовательного проводного интерфейса RS-485 (CAN), трех PLC-модемов, работающих по протоколу Datalink или Free MODBUS, первые входы/выходы которых подключены к микропроцессору, а вторые входы/выходы, через устройства согласования, подключены к фазам сети и предназначены для сбора учетной и служебной информации с абонентских счетчиков с целью обнаружения канала хищения электроэнергии; обмена данными с АСКУЭ без дополнительного сетевого оборудования посредством GSM-модема; дистанционного просмотра архива и обмена данными посредством выносного пульта дистанционного управления, имеющего радиоканал, аналогичный упомянутому интерфейсному радиоканалу.
2. 2. Счетчик по п. 1, отличающийся тем, что радиоканалы реализованы на микросхемах СС1310F128RGZR.
3. 3. Счетчик по п. 1, отличающийся тем, что для обнаружения канала хищения электроэнергии встроены три PLC-модема, каждый из которых подключен к отдельной фазе трехфазной сети напряжения переменного тока и реализован на микросхемах ST7580TR.

Images