RU191691U1 - Концентратор данных потребления электроэнергии в сетях среднего и низкого напряжения цифрового района электрических сетей - Google Patents
Концентратор данных потребления электроэнергии в сетях среднего и низкого напряжения цифрового района электрических сетей Download PDFInfo
- Publication number
- RU191691U1 RU191691U1 RU2019115008U RU2019115008U RU191691U1 RU 191691 U1 RU191691 U1 RU 191691U1 RU 2019115008 U RU2019115008 U RU 2019115008U RU 2019115008 U RU2019115008 U RU 2019115008U RU 191691 U1 RU191691 U1 RU 191691U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- module
- networks
- voltage
- interface
- medium
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B3/00—Line transmission systems
- H04B3/54—Systems for transmission via power distribution lines
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Cable Transmission Systems, Equalization Of Radio And Reduction Of Echo (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к межсетевым соединительным устройствам и системам передачи данных по линиям энергоснабжения и может быть использована при реализации систем сбора и передачи цифровых данных в цифровых районах электрических сетей в распределительных сетях среднего и низкого напряжения. Устройство содержит микроконтроллер, управляющий всеми функциональными узлами устройства и осуществляющий сбор, обработку, хранение и передачу цифровых данных, часы реального времени, оптический порт, интерфейс RS-485, модуль Ethernet, модуль GSM, модуль ZigBee, модуль PLC1, подключаемый к электрической сети низкого напряжения для связи по интерфейсу PLC с цифровыми приборами учета абонентов, модуль PLC2, подключаемый к электрической сети среднего напряжения для связи по интерфейсу PLC с аналогичными устройствами, модуль RF для создания беспроводного резервного канала связи и модуль питания устройства. Устройство обеспечивает высокую надежность связи за счет параллельной передачи данных по проводному и беспроводному каналам и обеспечивает сбор цифровых данных на территории сетей энергоснабжения среднего напряжения и низкого напряжений. 1 ил.
Description
Настоящее техническое решение относится к межсетевым соединительным устройствам и системам передачи данных по линиям энергоснабжения и может быть использовано при реализации систем сбора и передачи цифровых данных на больших территориях в цифровых районах электрических сетей в распределительных сетях среднего 6-20 кВ и низкого 0,4 кВ напряжения.
Известен PLC модем (Пат. RU 151867 (U1), МПК Н04В 3/00, опубликовано 20.04.2015, Бюл. №11), содержащий блок питания, PLC модуль, микроконтроллер, сторожевой таймер, драйвер интерфейса RS-485, согласующий трансформатор, блок индикации и корпус с возможностью установки на DIN-рейку, дополнительно содержит второй интерфейс RS-485, сменный модуль интерфейсов IrDA/Bluetooth и датчик обнаружения факта вскрытия или повреждения корпуса.
Известно устройство сбора и передачи данных для системы учета и управления энергопотреблением объектов (Пат. RU 145934 (U1), МПК H01J 13/00, опубликовано 27.09.2014, Бюл. №27), содержащее средства приема и средства передачи данных по силовой сети работающие в диапазоне частот 50-95 КГц, средства приема и средства передачи данных по радиоканалу работающие на частоте 433,92 МГц, процессор, запоминающее устройство и предназначено для сбора данных с приборов учета расхода электроэнергии и передачи их в центр сбора по интерфейсам: RS232, RS422, RS485 и Ethernet.
Наиболее близким к заявляемому техническому решению, по совокупности существенных признаков, является техническое решение, раскрытое в патенте на полезную модель RU 145406 (МПК H04L 12/66; опубликовано 20.09.2014, Бюл. №26) «Модем-коммуникатор для систем учета энергоресурсов», включающий микроконтроллер, осуществляющий сбор, обработку и передачу измерительной информации и управляющий всеми модулями устройства, часы реального времени, оптический порт для настройки радиомодема от внешнего компьютера, модуль Ethernet, модуль ZigBee, модуль PLC с трехфазным подключением к силовой сети 0,4 кВ, модуль GSM, интерфейс RS-485 и модуль питания. (См. Модем-коммуникатор МИР МК-01. http://mir-omsk.ru/uploaod/4dc/M12.027.00.000_RE_MIR_MK-01_arh.17/pdf).
Недостатком известных технических решений является ограничение сбора данных потребления электроэнергии пределами одной подстанции в сети электроснабжения 0,4 кВ.
Цифровизация районов электрических сетей (РЭС) предполагает организацию сбора данных энергопотребления как создание территориально-распределенных систем с централизованным управлением и единым центром сбора данных со всех точек учета энергопотребления района, но одной из проблем реализации, является отсутствие каналов передачи данных. Особенно это характерно для сельских районов, где большая протяженность распределительных сетей и расстояния между подстанциями до 5-10 км и решением проблемы может быть использование в сетях среднего напряжения PLC технологии, которая может быть развернута в кратчайшие сроки и уже имеет широкое применение в системах сбора данных энергопотребления в жилом секторе, т.е. в сети 0,4 кВ. В тоже время имеется проблема передачи данных по распределительным сетям 20-6/0,4 кВ, которая обусловлена наличием на подстанциях трансформаторов преобразующих среднее напряжение 20-6 кВ в низкое 0,4 кВ, которые значительно подавляют высокочастотные сигналы и препятствуют передаче данных между сетями низкого и среднего напряжений.
Задача, на решение которой направлено заявленное техническое решение, заключается в расширении функциональных возможностей устройства за счет обеспечения передачи данных по проводному интерфейсу PLC используя линии электропередачи распределительной сети передачи электроэнергии среднего напряжения 20-6 кВ для электропитания подстанций и линии электропередачи 0,4 кВ для связи с приборами учета электроэнергии абонентов, а также в повышении надежности приема данных за счет параллельной передачи данных по радиоканалу, поскольку помехи в линиях электропередачи и в радиоканале имеют разную природу и независимы.
Решение поставленной задачи достигается за счет того, что заявленное техническое устройство содержащее микроконтроллер, управляющий всеми функциональными узлами устройства и осуществляющий сбор, обработку и передачу цифровой информации, часы реального времени, сообщающие микроконтроллеру точное астрономическое время, оптический порт для настройки устройства от внешнего компьютера, интерфейс RS-485, модуль Ethernet, модуль ZigBee, модуль PLC1 подключаемый к электрической сети низкого напряжения 0,4 кВ для обеспечения связи по интерфейсу PLC с цифровыми приборами учета электроэнергии абонентов, модуль GSM и модуль питания, дополнительно содержит второй интерфейс RS-485 для подключения к приборам учета электроэнергии на подстанции, второй модуль PLC2 для подключения к электрической сети среднего напряжения 6-20 кВ с целью обеспечения связи по интерфейсу PLC с аналогичными устройствами на других подстанциях и модуль RF для создания беспроводного резервного канала связи между подстанциями.
На чертеже представлена структурная схема заявленного устройства, включающая модуль часов реального времени 1, сообщающий микроконтроллеру точное астрономическое время, микроконтроллер 2, управляющий всеми функциональными устройства и осуществляющий сбор, обработку и передачу измерительной информации, оптический порт 3 для настройки устройства от портативного компьютера, модуль RF 4 для работы в радиосети RF в диапазоне частот 868,7-869,2 МГц в режиме базовой или удаленной станции, модуль Ethernet 5 для создания ТСР/IP-соединений с удаленными компьютерами центра сбора данных, модуль PLC2 6 для работы в сети PLC2 в диапазоне частот 95-125 кГц в режиме базовой или удаленной станции, модуль GSM 7 для подключения к сети GSM, модуль Zigbee 8 для работы в беспроводной сети Zigbee в диапазоне частот 2400-2483,5 МГц в режиме базовой станции, интерфейс RS-485 9 с гальванической развязкой предназначен для обмена данными с центром сбора данных, интерфейс RS-485 10 с гальванической развязкой предназначен для обмена данными с приборами учета электроэнергии установленными на подстанции, модуль PLC1 11 для работы в сети PLC1 в диапазоне частот 20 - 80 кГц в режиме базовой станции и модуль питания 12 включающий выпрямитель, источник питания и преобразователи DC/DC для питания всех составных частей устройства. Для сетей PLC1 и PLC2 выбраны разные частотные диапазоны с целью предотвращения возможного взаимного влияния из-за наличия понижающего трансформатора между электрическими линиями среднего и низкого напряжений. Выбранный частотный диапазон для радиосети RF обусловлен необходимостью увеличения дальности связи между подстанциями, безлицензионным использованием данного диапазона и отсутствием взаимных помех с беспроводной сетью Zigbee.
Заявляемое устройство работает следующим образом. Первоначально устройство конфигурируется от внешнего компьютера через оптический порт в зависимости от его использования как базовое или как удаленное. Базовое устройство это то, которое взаимодействует с центром сбора данных цифрового РЭС через модуль Ethernet 5, интерфейс RS-485 9 или модуль GSM 7 и для него конфигурируются данные модули для передачи и приема данных в сетях Ethernet, RS-485 или GSM. Кроме того, для базового устройства модули RF 4, модуль PLC1 11, модуль PLC2 6 и модуль Zigbee 8 конфигурируются как «Базовая станция», т.е. базовое устройство является главным в сетях RF, PLC1, PLC2 и Zigbee. Удаленное устройство это то, которое непосредственно не взаимодействует с центром сбора данных цифрового РЭС, а взаимодействует с базовым устройством по каналу PLC через модуль PLC2 6 и параллельно по беспроводному каналу через модуль RF 4 и для него модуль RF 4 и модуль PLC2 6 конфигурируются как «Удаленная станция» в беспроводной сети RF и в сети PLC, а модуль PLC1 11 и модуль Zigbee 8 конфигурируются как «Базовая станция», т.е. удаленное устройство является главным в сетях PLC1 и Zigbee и подчиненным в сетях PLC2 и RF.
Устанавливают устройство на подстанции. Устройство, установленное на подстанции ближайшей к центру сбора данных, конфигурируется как базовое, и оно использует для связи с центром сбора данных проводные сети Ethernet и RS-485, как основные и беспроводную сеть GSM, как резервную. Контакты UA, UB, UC, и UN устройства подключают к отходящей трехфазной силовой сети 0,4 кВ к которой подключены однофазные или трехфазные приборы учета электроэнергии абонентов. Подключают устройство к сетям Ethernet и RS-485 центра сбора данных цифрового РЭС через модуль Ethernet 5 и интерфейс RS-485 9, соответственно. К проводному интерфейсу RS-485 10 подключают приборы учета электроэнергии находящиеся на подстанции. К модулю Zigbee 8 подключают внешнюю антенну Zigbee. Модуль PLC2 6 соединяют с внешним устройством согласования, которое соединено с подходящей линией среднего напряжения. К модулю RF 4 подключают внешнюю антенну. При включении питания и успешном выполнении самодиагностики базовое устройство в соответствии с заданными параметрами конфигурации формирует сети ZigBee, PLC1, PLC2 и RF производя автоматический поиск приборов учета в сетях ZigBee и PLC1 и автоматический поиск удаленных устройств в сетях RF и PLC2. Поиск устройств и работа сетей ZigBee, PLC1, PLC2 и RF производится одновременно и независимо друг от друга. Информация об обнаруженных в сетях ZigBee, PLC1 и подключенных на подстанции к интерфейсу RS-485 приборах учета, и об удаленных устройствах в сетях PLC2 и RF сохраняется в энергонезависимой памяти микроконтроллера в виде журналов приборов учета и удаленных устройств, каждая запись которого содержит идентификатор устройства, признак канала, в котором обнаружен прибор учета или удаленное устройство, и время их обнаружения. Конфигурация сетей обновляется автоматически, непрерывно, обеспечивая наилучшее качество связи в зависимости от реальных условий распространения сигналов в сетях. Сбор данных с приборов учета производится автоматически в соответствии с журналом приборов учета. В начале цикла опроса устройство последовательно опрашивает все обнаруженные приборы учета в сетях ZigBee и PLC1. При отсутствии ответа от прибора учета, устройство производит несколько попыток опроса за время, задаваемое при конфигурировании, после чего переходит к опросу следующего прибора учета. После завершения опроса всех обнаруженных устройств учета, устройство анализирует изменения состояния сетей ZigBee и PLC1 и добавляет вновь обнаруженные приборы учета в журнал. Работа устройства по сбору данных с удаленных устройств в сетях PLC2 и RF производится автоматически, в соответствии с журналом удаленных устройств и осуществляется аналогично и параллельно работе в сетях ZigBee и PLC1. Передача в центр сбора данных с приборов учета и прием запросов на данные с устройств учета осуществляется по сетям сетях Ethernet, RS-485 или GSM по инициативе центра сбора данных.
При использовании заявленного устройства на удаленных подстанциях оно конфигурируется как удаленное устройство, т.е. модули RF 4 и PLC2 6 конфигурируются как «Удаленные станции» в беспроводной сети RF и в сети PLC2. Модули Ethernet 5, GSM 7 и интерфейс RS-485 9 не используются, а модули Zigbee 8, PLC1 11 и интерфейс RS-485 10 подключаются, конфигурируются и работают как на базовом устройстве, т.е. модули Zigbee 8 и PLC1 11 являются «Базовыми станциями» в беспроводной сети RF и в сети PLC, соответственно. К проводному интерфейсу RS-485 10 подключают приборы учета электроэнергии находящиеся на удаленной подстанции. К модулю Zigbee 8 подключают внешнюю антенну Zigbee. Модуль PLC2 6 соединяют с внешним устройством согласования, которое соединено с подходящей линией среднего напряжения. К модулю RF 4 подключают внешнюю антенну. Работа удаленного устройства по интерфейсу RS-485 10 и в сетях ZigBee и PLC1 аналогична работе базового устройства. Передача в адрес базового устройства данных с приборов учета и прием запросов на данные с устройств учета осуществляется по сетям RF и PLC2 через модули RF 4 и PLC2 6 по инициативе базового устройства, которое является главным в сетях RF и PLC2.
Предлагаемое устройство может быть практически реализовано с использованием общедоступных комплектующих изделий различных производителей. В качестве микроконтроллера можно использовать 32-разрядный микроконтроллер LPC1778 на базе ядра ARM Cortex-М3 от NXP / Philips. Модули Zigbee и RF могут быть реализованы на базе микросхем фирмы Texas Instruments СС2530 и СС1350, соответственно. Модули PLC1 и PLC2 могут быть реализованы на базе модемов IT900 Израильской фирмы Yitran (http://www.yitran.com./uploadimages/SystemFiles/IT900%20Brochure_R1.1.pdf).
В качестве внешних устройств, не относящихся к заявленному устройству, можно использовать следующие устройства. Емкостное устройство присоединения к линиям среднего напряжения 6-20 кВ производства НПЦ «Приоритет» УПЕ-35-2200 УХЛ2 (http://priortelecom.ru/hardware/hardware-kapler.htm). Счетчики электроэнергии МИР С-04, С-05, (http://mir-omsk.ru/upload/iblock/53f/M15.034.00.000%20RE%20MIR%20C-04%20arh.6.pdf, http://mir-omsk.ru/upload/iblock/d92/M15.035.00.000%20RE%20MIR%20C-05%20arh.7.pdf) производства НПО «МИР».
Claims (1)
- Концентратор данных потребления электроэнергии в сетях среднего и низкого напряжения цифрового района электрических сетей, содержащий микроконтроллер, управляющий всеми функциональными узлами устройства и осуществляющий сбор, обработку и передачу цифровой информации, часы реального времени, сообщающие микроконтроллеру точное астрономическое время, оптический порт для настройки устройства от внешнего компьютера, модуль Ethernet, интерфейс RS-485 и модуль GSM для связи с центром сбора данных, модуль PLC для подключения к электрической сети низкого напряжения 0,4 кВ по интерфейсу PLC и модуль ZigBee для обеспечения связи одновременно по двум каналам с цифровыми приборами учета электроэнергии абонентов и модуль питания, отличающийся тем, что дополнительно содержит второй интерфейс RS-485 для подключения к приборам учета электроэнергии на подстанции, второй модуль PLC, подключаемый к электрической сети среднего напряжения 6 - 20 кВ для связи по интерфейсу PLC и модуль RF для обеспечения связи одновременно по двум каналам с другими концентраторами.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019115008U RU191691U1 (ru) | 2019-05-15 | 2019-05-15 | Концентратор данных потребления электроэнергии в сетях среднего и низкого напряжения цифрового района электрических сетей |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019115008U RU191691U1 (ru) | 2019-05-15 | 2019-05-15 | Концентратор данных потребления электроэнергии в сетях среднего и низкого напряжения цифрового района электрических сетей |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU191691U1 true RU191691U1 (ru) | 2019-08-15 |
Family
ID=67638257
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2019115008U RU191691U1 (ru) | 2019-05-15 | 2019-05-15 | Концентратор данных потребления электроэнергии в сетях среднего и низкого напряжения цифрового района электрических сетей |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU191691U1 (ru) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU196280U1 (ru) * | 2019-09-19 | 2020-02-21 | Публичное акционерное общество «Дальневосточная энергетическая компания» | Контроллер интерфейсов для распределенного доступа к сети приборов учета |
RU2716900C1 (ru) * | 2019-10-02 | 2020-03-17 | Александр Николаевич Беляев | Система контроля и сбора данных потребления электроэнергии в сетях среднего и низкого напряжения цифрового района электрических сетей |
RU204496U1 (ru) * | 2020-11-09 | 2021-05-27 | Александр Николаевич Беляев | Концентратор для систем управления, контроля и учета электроэнергии в сетях среднего и низкого напряжения |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20110202195A1 (en) * | 2010-02-15 | 2011-08-18 | General Electric Company | Low cost home energy manager adaptor |
WO2012145294A1 (en) * | 2011-04-19 | 2012-10-26 | American Power Conversion Corporation | A system and method to calculate rms current and true power in a multidrop sensor network |
RU145406U1 (ru) * | 2014-06-03 | 2014-09-20 | Александр Николаевич Беляев | Модем-коммуникатор для систем учета энергоресурсов |
RU152096U1 (ru) * | 2014-05-23 | 2015-05-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный машиностроительный университет (МАМИ)" | Цифровой счетчик электрической энергии с дистанционным управлением |
US9436169B2 (en) * | 2010-11-11 | 2016-09-06 | Enn Science & Technology Development Co., Ltd. | System energy efficiency controller in smart energy network, control method thereof, and control method for terminal device |
-
2019
- 2019-05-15 RU RU2019115008U patent/RU191691U1/ru active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20110202195A1 (en) * | 2010-02-15 | 2011-08-18 | General Electric Company | Low cost home energy manager adaptor |
US9436169B2 (en) * | 2010-11-11 | 2016-09-06 | Enn Science & Technology Development Co., Ltd. | System energy efficiency controller in smart energy network, control method thereof, and control method for terminal device |
WO2012145294A1 (en) * | 2011-04-19 | 2012-10-26 | American Power Conversion Corporation | A system and method to calculate rms current and true power in a multidrop sensor network |
RU152096U1 (ru) * | 2014-05-23 | 2015-05-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный машиностроительный университет (МАМИ)" | Цифровой счетчик электрической энергии с дистанционным управлением |
RU145406U1 (ru) * | 2014-06-03 | 2014-09-20 | Александр Николаевич Беляев | Модем-коммуникатор для систем учета энергоресурсов |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU196280U1 (ru) * | 2019-09-19 | 2020-02-21 | Публичное акционерное общество «Дальневосточная энергетическая компания» | Контроллер интерфейсов для распределенного доступа к сети приборов учета |
RU2716900C1 (ru) * | 2019-10-02 | 2020-03-17 | Александр Николаевич Беляев | Система контроля и сбора данных потребления электроэнергии в сетях среднего и низкого напряжения цифрового района электрических сетей |
RU204496U1 (ru) * | 2020-11-09 | 2021-05-27 | Александр Николаевич Беляев | Концентратор для систем управления, контроля и учета электроэнергии в сетях среднего и низкого напряжения |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN107483082B (zh) | 一种低压配网拓扑自动识别方法及系统 | |
RU191691U1 (ru) | Концентратор данных потребления электроэнергии в сетях среднего и низкого напряжения цифрового района электрических сетей | |
CN203573481U (zh) | 一种基于ZigBee技术的无线抄表系统 | |
CN201716844U (zh) | 一种远程电力抄表系统 | |
CN206331577U (zh) | 一种基于LoRa技术的超低功耗遥测水位采集系统 | |
CN102194304A (zh) | 一种实现能源计量数据无线集中抄收管理的方法及系统 | |
CN105023416A (zh) | 基于电力线载波和微功率无线的智能集抄系统 | |
CN103500496A (zh) | 一种电力数据多路通讯系统及多路集中抄表系统 | |
CN206332860U (zh) | LoRa网关 | |
RU145406U1 (ru) | Модем-коммуникатор для систем учета энергоресурсов | |
CN101237156B (zh) | 壁挂式高频开关直流电源系统的实现方法 | |
CN103646523A (zh) | 一种远程集中电表抄表系统 | |
CN105093022A (zh) | 一种无线同步数据采集的控制方法和系统 | |
CN111654324A (zh) | 一种基于可见光通信的配电系统末端拓扑结构识别系统及方法 | |
CN203340068U (zh) | 一种电力线载波通信系统 | |
CN202771589U (zh) | 一种用电采集网络中的远程通信装置 | |
CN202795723U (zh) | 互联网与ad hoc多跳网络互联远程无线抄表及监控系统 | |
Joe et al. | Design and implementation of AMI system using binary CDMA for smart grid | |
CN204836606U (zh) | 一种云智能无线网关模块 | |
CN112218258A (zh) | 一种基于5g的电力计量在线监测方法 | |
CN208444171U (zh) | 一种企业污染治理设备的用电工况监控装置及系统 | |
CN114167184B (zh) | 基于物联网的套管及互感器末屏在线监测组网系统及方法 | |
RU2716900C1 (ru) | Система контроля и сбора данных потребления электроэнергии в сетях среднего и низкого напряжения цифрового района электрических сетей | |
CN114336968B (zh) | 一种低压配电系统以及低压配电系统的数据通信方法 | |
CN102790427A (zh) | 智能配电网用电监控管理装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
QB9K | Licence granted or registered (utility model) |
Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20191120 Effective date: 20191120 |