RU202223U1 - Цифровая подстанция учета потребляемой электрической энергии - Google Patents
Цифровая подстанция учета потребляемой электрической энергии Download PDFInfo
- Publication number
- RU202223U1 RU202223U1 RU2020126617U RU2020126617U RU202223U1 RU 202223 U1 RU202223 U1 RU 202223U1 RU 2020126617 U RU2020126617 U RU 2020126617U RU 2020126617 U RU2020126617 U RU 2020126617U RU 202223 U1 RU202223 U1 RU 202223U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- module
- output
- digital
- electrically connected
- gpi
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R21/00—Arrangements for measuring electric power or power factor
- G01R21/06—Arrangements for measuring electric power or power factor by measuring current and voltage
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Remote Monitoring And Control Of Power-Distribution Networks (AREA)
- Arrangements For Transmission Of Measured Signals (AREA)
Abstract
Устройство может использоваться в составе пунктов коммерческого учета электроэнергии, предназначенных для работы в воздушных распределительных сетях трехфазного переменного тока. Технической задачей полезной модели, совпадающей с положительным результатом от ее применения, является создание устройства учета потребляемой электрической энергии с возможностью удаленной передачи показаний счетчика электрической энергии автоматизированной системе учета. Цифровая подстанция содержит металлический корпус, внутри которого закреплены счетчик электроэнергии, выполненный с возможностью подключения к нему вторичных выходов трансформаторов тока и напряжения, снабженный информационным выходом для обмена информацией с внешними устройствами обработки данных посредством интерфейса RS-232, и блок управления, снабженный модулем питания. Блок управления выполнен на основе микроконтроллера, содержащего микропроцессорное ядро, соединенное с помощью системной шины с FLASH-памятью программ, SRAM-памятью данных, модулем LCD-интерфейса, многоканальным аналого-цифровым преобразователем, интерфейсом ввода-вывода общего назначения, сгруппированного в два восьмиразрядных GPI/O-порта ввода-вывода, двумя универсальными синхронно-асинхронными приемопередатчиками USART и модулем подключения SD-карты. К модулю LCD-интерфейса электрически подключен LCD-дисплей, к первому каналу аналого-цифрового преобразователя подключен резистивный датчик температуры, к первому восьмиразрядному GPI/O-порту ввода-вывода электрически подключена кнопочная клавиатура, ко второму GPI/O-порту ввода-вывода через силовой выход подключен нагревательный элемент, к первому USART подключен выход многотарифного трехфазного счетчика электроэнергии, ко второму USART подключен радиомодуль, а в слот модуля подключения SD-карты вставлена и электрически соединена с модулем SD-карта.
Description
Полезная модель относится к устройствам для измерения электрической мощности или коэффициента мощности путем измерения тока и напряжения с использованием цифровой техники и передачи полученных данных по беспроводному каналу связи. Устройство может использоваться в составе пунктов коммерческого учета электроэнергии, предназначенных для работы в воздушных распределительных сетях трехфазного переменного тока частотой 50 Гц и номинальным напряжением до 10 кВ, и применяться для коммерческого (расчетного) учета потребляемой активной и реактивной электрической энергии.
Из уровня техники известен счетчик электроэнергии (RU 185824 U1, МПК G01R 11/04, опубл. 19.12.2018). Счетчик содержит первую часть корпуса, печатную плату с цифровым индикатором, токоведущие элементы, концы которых зафиксированы в винтовых зажимах, размещенных внутри ложементов, и вторую часть корпуса с прозрачным окном. При этом токоведущие элементы выполнены в виде плоских П-образных пластин, жестко прикрепленных к печатной плате, а винтовые зажимы свободно размещены в ложементах, образованных первой и второй частями корпуса.
Недостатком известного счетчика является его ограниченная возможность для работы в воздушных распределительных сетях трехфазного переменного тока, так как он предназначен, в первую очередь, для использования в отапливаемых помещениях.
Наиболее близким техническим решением к заявленной полезной модели признан счетчик электроэнергии (RU 2714858 C2, МПК G01R 22/06, Н04В 3/54, опубл. 19.02.2020), содержащий измерительный блок для определения потребления электроэнергии, блок связи для передачи сигналов данных в полосе связи по силовому кабелю и блок обработки для управления измерительным блоком и блоком связи, причем блок связи выполнен с возможностью адаптировать полосу связи к среде связи.
Недостатком известного технического решения является отсутствие в его конструкции узла для обмена информацией с внешними устройствами обработки данных, блока контроля температуры окружающей среды и модуля беспроводной связи для удаленной передачи данных по энергопотреблению, что ограничивает возможности использования счетчика в полевых условиях в воздушных распределительных сетях трехфазного переменного тока.
Технической задачей, на решение которой направлена полезная модель, является создание конструкции устройства учета потребляемой электрической энергии с возможностью его работы в полевых условиях и удаленной передачи показаний счетчика электрической энергии автоматизированной системе учета.
Указанная техническая задача решена тем, что цифровая подстанция учета потребляемой электрической энергии содержит металлический корпус с коррозионностойким покрытием, внутри которого на дин-рейках закреплены цифровой многотарифный трехфазный счетчик электроэнергии, выполненный с возможностью подключения к нему вторичных выходов трансформаторов тока и напряжения, снабженный информационным выходом для обмена информацией с внешними устройствами обработки данных посредством интерфейса RS-232, и блок управления, снабженный модулем питания. При этом блок управления выполнен на основе микроконтроллера, содержащего микропроцессорное ядро, соединенное с помощью системной шины с FLASH-памятью программ, SRAM-памятью данных, модулем LCD-интерфейса, многоканальным аналого-цифровым преобразователем, интерфейсом ввода-вывода общего назначения, сгруппированного в два восьмиразрядных GPI/O-порта ввода-вывода, двумя универсальными синхронно-асинхронными приемопередатчиками USART, и модулем подключения SD-карты. К модулю LCD-интерфейса электрически подключен LCD-дисплей, к первому каналу аналого-цифрового преобразователя подключен резистивный датчик температуры, к первому восьмиразрядному GPI/O-порту ввода-вывода электрически подключена кнопочная клавиатура, ко второму GPI/O-порту ввода-вывода через силовой выход подключен нагревательный элемент, к первому универсальному синхронно-асинхронному приемопередатчику подключен выход многотарифного трехфазного счетчика электроэнергии, ко второму универсальному синхронно-асинхронному приемопередатчику подключен радиомодуль, а в слот модуля подключения SD-карты вставлена и электрически соединена с модулем SD-карта.
Положительным техническим результатом, обеспечиваемым раскрытой выше совокупностью признаков полезной модели, является расширение эксплуатационных характеристик цифровой подстанции, за счет применения в конструкции устройства блока управления, снабженного двумя универсальными синхронно-асинхронными приемопередатчиками, с подключенными к ним счетчиком электроэнергии и радиомодулем, обеспечивающем удаленную передачу измеренных значений потребленной электроэнергии автоматизированной системе учета. Достижение эксплуатационных характеристик достигается также за счет применения в устройстве датчика температуры и нагревающего элемента, что позволит использовать цифровую подстанцию в полевых условиях в составе пункта коммерческого учета электрической энергии, эксплуатирующегося при температуре окружающей среды от минус 45 до плюс 50°С, на высоте до 1000 м над уровнем моря и в части воздействия климатических факторов внешней среды, удовлетворяющих требованиям стандарта ГОСТ 15150.
Устройство цифровой подстанции учета потребляемой электрической энергии поясняется чертежами, где на фиг. 1 показана упрощенная структурная схема блока управления цифровой подстанцией; на фиг. 2 показана схема монтажа высоковольтного модуля (ВМ), а также цифровой подстанции, закрепленных на воздушной линии (ВЛ) опоры электропередачи; на фиг.3 показан внешний вид корпуса цифровой подстанции.
Цифровая подстанция учета потребляемой электрической энергии устроена следующим образом.
Ее основой является сварной металлический корпус 1 с коррозионно-стойким покрытием, внутри которого на дин-рейках закреплены цифровой многотарифный трехфазный счетчик электроэнергии 2, выполненный с возможностью подключения к нему вторичных выходов трансформаторов тока и напряжения, снабженный информационным выходом для обмена информацией с внешними устройствами обработки данных посредством интерфейса RS-232, и блок управления 3, снабженный модулем питания (на фигурах условно не показан). При этом блок управления 3 выполнен на основе микроконтроллера 4, содержащего микропроцессорное ядро 5, соединенное с помощью системной шины с FLASH-памятью программ 6, SRAM-памятью данных 7, модулем LCD-интерфейса 8, многоканальным аналого-цифровым преобразователем 9, интерфейсом ввода-вывода общего назначения, сгруппированного в два восьмиразрядных GPI/O-порта ввода-вывода 10, 11, двумя универсальными синхронно-асинхронными приемопередатчиками (USART) 12, 13 и модулем подключения SD-карты 14. К модулю LCD-интерфейса 8 электрически подключен LCD-дисплей 15, к первому каналу аналого-цифрового преобразователя 9 через операционный усилитель подключен резистивный датчик температуры 16, к первому восьмиразрядному GPI/O-порту ввода-вывода 10 электрически подключена кнопочная клавиатура 17, ко второму GPI/O-порту ввода-вывода 11 через силовой выход 18 подключен нагревательный элемент 19, к первому универсальному синхронно-асинхронному приемопередатчику 12 подключен выход многотарифного трехфазного счетчика электроэнергии 2, ко второму универсальному синхронно-асинхронному приемопередатчику 13 подключен радиомодуль 20, а в слот модуля подключения SD-карты 14 вставлена и электрически соединена с модулем SD-карта 21.
В качестве счетчика электроэнергии может быть использован счетчик модели ЦЭ6850М1(1Счетчик электроэнергии трехфазный многотарифный микропроцессорный универсальный. АО «Концерн Энергомера». URL: http://www.energomera.ru/ru/products/meters/ce6850m-s31). В качестве микроконтроллера может быть применена микросхема LPC2478, основанная на микропроцессорном ядре ARM7TDMI-S, работающем на частоте 72 МГц. LCD-дисплей 15 может быть выполнен в виде специализированной TFT-панели с диагональю 8,9 см (3,5 дюйма)2(23.5" TFT Touch Screen, 3.5" TFT LCD Screen 320×240. WINSTAR. URL: https://www.winstar.com.tw/ products/tft-lcd/module/3 5-touch-screen.html (Дата обращения: 16.10.2018)), разрешением 320×240 точек с глубиной цветности 24 бита, снабженную подсветкой3(3Тачскрин. Энциклопедия «Викисловарь». URL: https://ru.wiktionary.org/wiki/тачскрин (Дата обращения: 16.10.2018).). LCD-дисплей 15 целесообразно закрепить на внешней поверхности корпуса устройства, а кнопочная клавиатура 17 может быть выполнена мембранной4(4Модуль клавиатуры мембранной 16-клавишной (4×4). Умная электроника. РФ. URL: https://umnaya-elektronika.ru/moduli/klaviatura-i-knopki-ru/modulklaviaturymembrannoy16klavishnoy/ (Дата обращения: 16.10.2018).), содержать шестнадцать клавиш и подключаться к GPI/O-порту ввода-вывода 10 посредством восьмипроводного шлейфа с разъемом. Силовой выход 18 может быть выполнен на основе тиристорных ключей, а нагревательный элемент 19 - в виде ТЭНа. В качестве радиомодуля 20 целесообразно применить модем стандарта LoRa модели WLK01S78-TH5(5Модуль LoRa WLK01S78-TH чип sx1278 // ChipDip.ru. URL: https://amperkot.ru/products/modul lora wlk01s78th chip sx1278/25202678.html [дата обращения: 12.12.2019).), представляющий собой готовое решение для низкоскоростной передачи малых объемов данных на Относительно большие расстояния. Устройства LoRa оптимизированы под низкое энергопотребление, что позволяет использовать их с питанием от батарей или аккумуляторов, при этом высокая чувствительность модулей позволяет использовать их с короткими антеннами в виде зигзага на печатной плате.
Цифровую подстанцию учета потребляемой электрической энергии используют следующим образом.
Первоначально в верхней части воздушной линии (ВЛ) опоры электропередачи устанавливают высоковольтный модуль 22, включающий в себя трансформаторы тока и напряжения. В нижней части опоры монтируют корпус 1 подстанции, подключая вторичные выходы трансформаторов высоковольтного модуля к счетчику электроэнергии 2. Далее блок управления активируют и с помощью кнопочной клавиатуры 17 вводят параметры режимов работы устройства, контролируя их с помощью показаний, выводимых на LCD-дисплей 15. Все введенные уставки сохраняются блоком управления на SD-карте 21 для дальнейшего использования устройством. После завершения первоначальных настроек устройство переключают в автоматический режим работы, а клавиатура и LCD-дисплей могут быть отключены от блока управления и демонтированы.
Во время автономной работы устройства микроконтроллер 4 на основе управляющей программы, хранящейся во FLASH-памяти программ 6 с использованием SRAM-памяти данных 7, осуществляет считывание текущей величины энергопотребления, получаемой посредством интерфейса RS-232 от цифрового счетчика электроэнергии 2. В соответствии с управляющей программой микроконтроллер 4 с помощью радиомодуля 20 удаленно передает значение величины электропотребления автоматизированной системе учета, кэшируя данные на SD-карте 21. Одновременно с этим микроконтроллер 4 осуществляет циклический опрос резистивного датчика температуры 16 и, в случае понижения температуры окружающего воздуха ниже -5°С, через силовой выход 18 активирует нагревательный элемент 19, а после нормализации температуры отключает его.
Claims (5)
1. Цифровая подстанция учета потребляемой электрической энергии, содержащая металлический корпус с коррозионно-стойким покрытием, внутри которого на дин-рейках закреплены цифровой многотарифный трехфазный счетчик электроэнергии, выполненный с возможностью подключения к нему вторичных выходов трансформаторов тока и напряжения, снабженный информационным выходом для обмена информацией с внешними устройствами обработки данных посредством интерфейса RS-232, и блок управления, снабженный модулем питания, отличающаяся тем, что блок управления выполнен на основе микроконтроллера, содержащего микропроцессорное ядро, соединенное с помощью системной шины с FLASH-памятью программ, SRAM-памятью данных, модулем LCD-интерфейса, многоканальным аналого-цифровым преобразователем, интерфейсом ввода-вывода общего назначения, сгруппированным в два восьмиразрядных GPI/O-порта ввода-вывода, двумя универсальными синхронно-асинхронными приемопередатчиками USART и модулем подключения SD-карты; к модулю LCD-интерфейса электрически подключен LCD-дисплей, к первому каналу аналого-цифрового преобразователя подключен резистивный датчик температуры, к первому восьмиразрядному GPI/O-порту ввода-вывода электрически подключена кнопочная клавиатура, ко второму GPI/O-порту ввода-вывода через силовой выход подключен нагревательный элемент, к первому универсальному синхронно-асинхронному приемопередатчику подключен выход многотарифного трехфазного счетчика электроэнергии, ко второму универсальному синхронно-асинхронному приемопередатчику подключен радиомодуль, а в слот модуля подключения SD-карты вставлена и электрически соединена с модулем SD-карта.
2. Цифровая подстанция по п. 1, отличающаяся тем, что в качестве счетчика электроэнергии использован счетчик модели ЦЭ6850М.
3. Цифровая подстанция по п. 1, отличающаяся тем, что в качестве микроконтроллера применена микросхема LPC2478, основанная на микропроцессорном ядре ARM7TDMI-S.
4. Цифровая подстанция по п. 1, отличающаяся тем, что силовой выход выполнен на основе тиристорных ключей, а нагревательный элемент - в виде ТЭНа.
5. Цифровая подстанция по п. 1, отличающаяся тем, что в качестве радиомодуля применен модем стандарта LoRa модели WLK01S78-TH.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020126617U RU202223U1 (ru) | 2020-08-06 | 2020-08-06 | Цифровая подстанция учета потребляемой электрической энергии |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020126617U RU202223U1 (ru) | 2020-08-06 | 2020-08-06 | Цифровая подстанция учета потребляемой электрической энергии |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU202223U1 true RU202223U1 (ru) | 2021-02-08 |
Family
ID=74551136
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2020126617U RU202223U1 (ru) | 2020-08-06 | 2020-08-06 | Цифровая подстанция учета потребляемой электрической энергии |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU202223U1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2816543C1 (ru) * | 2024-01-10 | 2024-04-01 | Общество с ограниченной ответственностью "РН-Ванкор" | Автономное устройство для снятия и удаленной передачи показаний измерительных приборов и способ его работы |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20010045888A1 (en) * | 2000-01-20 | 2001-11-29 | Kline Paul A. | Method of isolating data in a power line communications network |
| US8036321B2 (en) * | 2002-06-03 | 2011-10-11 | S.T.L. Energy Solutions And Technologies Ltd. | Multiple channel ballast and networkable topology and system including power line carrier applications |
| RU2502051C2 (ru) * | 2008-01-31 | 2013-12-20 | Энел Дистрибуционе С.П.А. | Способ и система для дистанционного измерения потребления электричества, воды или газа |
| RU2714858C2 (ru) * | 2015-04-17 | 2020-02-19 | Ландис+Гир АГ | Счетчик электроэнергии и модуль адаптера для него |
-
2020
- 2020-08-06 RU RU2020126617U patent/RU202223U1/ru active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20010045888A1 (en) * | 2000-01-20 | 2001-11-29 | Kline Paul A. | Method of isolating data in a power line communications network |
| US8036321B2 (en) * | 2002-06-03 | 2011-10-11 | S.T.L. Energy Solutions And Technologies Ltd. | Multiple channel ballast and networkable topology and system including power line carrier applications |
| RU2502051C2 (ru) * | 2008-01-31 | 2013-12-20 | Энел Дистрибуционе С.П.А. | Способ и система для дистанционного измерения потребления электричества, воды или газа |
| RU2714858C2 (ru) * | 2015-04-17 | 2020-02-19 | Ландис+Гир АГ | Счетчик электроэнергии и модуль адаптера для него |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2816543C1 (ru) * | 2024-01-10 | 2024-04-01 | Общество с ограниченной ответственностью "РН-Ванкор" | Автономное устройство для снятия и удаленной передачи показаний измерительных приборов и способ его работы |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN100557731C (zh) | 一种具有防窃电功能的电子式互感器 | |
| CN203100923U (zh) | 一种电缆接头的在线温度测量装置 | |
| CN203881834U (zh) | 一种交直流电流无线监测设备 | |
| CN203132708U (zh) | 一种用于电缆终端在线检测的无线测温传感器 | |
| CN202101770U (zh) | 开关柜无源无线测温装置 | |
| CN108872766A (zh) | 一种具有定位功能的电力仪表 | |
| RU202223U1 (ru) | Цифровая подстанция учета потребляемой электрической энергии | |
| KR101295843B1 (ko) | 전력사용량 모니터링 및 전력공급량 제어가 가능한 스마트홈 분전반 | |
| CN109269651A (zh) | 一种用于测量变压器温度的无源式无线温度传感器 | |
| US20140002233A1 (en) | Wireless control module and docking apparatus | |
| CN201229210Y (zh) | 开关柜无线温度采集器 | |
| WO2017198644A1 (en) | Inverter having a revenue grade meter | |
| CN217845422U (zh) | 一种适用于强交变电磁环境的温度监测装置 | |
| CN206819531U (zh) | 一种云电服数据采集装置 | |
| CN211785705U (zh) | 一种基于lora的智能电表 | |
| CN203278192U (zh) | 一种高温自动断电矿用基站 | |
| CN203288058U (zh) | 一种极低功耗高压开关柜无线测温收发子节点装置 | |
| CN202018725U (zh) | 一种高压设备温度监测系统 | |
| RU2802403C1 (ru) | Устройство учета электрической энергии | |
| CN210322051U (zh) | 一种智能母线温度监控系统 | |
| CN210691133U (zh) | 一种铁路远动箱变智能环境集中监控装置 | |
| CN218470857U (zh) | 一种回路电阻测试仪 | |
| JP6256878B2 (ja) | 分電盤用内器及びそれを用いた分電盤 | |
| CN208902276U (zh) | 一种多接口无线温度检测传感器 | |
| CN214278282U (zh) | 远传互感器信号转换的模块化装置 |