RU2402023C1 - Устройство для контроля потребления электроэнергии - Google Patents
Устройство для контроля потребления электроэнергии Download PDFInfo
- Publication number
- RU2402023C1 RU2402023C1 RU2009136001/28A RU2009136001A RU2402023C1 RU 2402023 C1 RU2402023 C1 RU 2402023C1 RU 2009136001/28 A RU2009136001/28 A RU 2009136001/28A RU 2009136001 A RU2009136001 A RU 2009136001A RU 2402023 C1 RU2402023 C1 RU 2402023C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- consumers
- input
- switch
- output
- current
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано на промышленных предприятиях и в административных зданиях для контроля за потреблением электроэнергии. Технический результат - расширение функциональных возможностей. Для достижения данного результата в устройство дополнительно введены переключатель режимов работы, блок автоматического отключения потребителей и автоматические выключатели, установленные в каждой электрической линии, питающей соответствующую группу потребителей. Переключатель режимов работы связан с выходом порогового устройства, первый выход переключателя режимов работы связан со входом индикатора, второй выход переключателя режимов работы подключен ко входу блока автоматического отключения потребителей, выходы которого подключены к соответствующим отключающим входам автоматических выключателей. 2 ил.
Description
Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано на промышленных предприятиях и в административных зданиях для контроля за потреблением электроэнергии (ЭЭ) с целью ее экономии.
Электроэнергия W, потребляемая приемником, определяется по формуле
где P - активная мощность электроприемника;
t - время, на которое электроприемник подключен к сети;
U, I - действующие значения напряжения и тока;
φ - угол между векторами тока и напряжения, зависящий от характера нагрузки.
Количество потребленной ЭЭ измеряется в кВт·час. По значению потребленной ЭЭ можно определить ее стоимость C, зная действующий тариф T на электроэнергию
Очевидно, что значения U, cos φ, T и t (на момент снятия показания счетчика ЭЭ) постоянны, т.е. и значение W, и значение C будут зависеть только от потребляемого тока I:
где K1, K2 - постоянные коэффициенты, определяемые из (1) и (2).
Пусть заданы верхние границы по количеству потребляемой ЭЭ, а значит, и по количеству финансов для ее оплаты. Тогда необходимо соответствующими устройствами постоянно измерять количество потребленной ЭЭ за определенный фиксированный отрезок времени и сравнивать его с заданным лимитированным значением, чтобы его не превысить.
Известны аналогичные устройства, позволяющие выполнять указанные операции, например, устройства для учета и контроля потребления электроэнергии [1, 2], однако, эти устройства имеют очень сложные технические решения.
Автоматическое устройство учета расхода электроэнергии [3] имеет ограничения по времени работы: учет расхода ЭЭ осуществляется только при, предварительной оплате соответствующего количества ЭЭ. При отсутствии оплаты устройство вообще отключает потребителя от сети. Кроме того, данное устройство также имеет сложное техническое решение.
В устройстве, реализующем «Способ измерения расхода электроэнергии, потребляемой от электрической сети, и электронный счетчик электроэнергии» [4], происходит измерение и сравнение единиц электроэнергии, что не всегда просто и удобно. Кроме того, это устройство также имеет довольно сложное техническое решение.
Намного проще определить предельно допустимое (максимальное) значение тока Iпр, при котором текущие значения W и С не превысят свои лимитированные значения Wл и Сл, например, за один месяц. Из формулы (3) можно получить это выражение для Iпр
Теперь остается автоматически измерять текущее значение только потребляемого тока Iт и сравнивать его с заданным (вычисленным) предельным значением тока Iпр. Если Iт<Iпр, то, значит, количество потребленной ЭЭ не превысит заданного лимита. Если Iт>Iпр, то, значит, появляется вероятность того, что количество потребленной ЭЭ и ее стоимость превысят заданные лимиты. В этом случае необходимо отключить какие-то менее важные группы потребителей ЭЭ, чтобы вновь выполнялось условие In<Iпр.
Именно так работает устройство контроля за потреблением электроэнергии [5], взятое за прототип.
В прототипе трансформатор тока, включенный в питающую сеть, связан с диодным выпрямителем. Выход диодного выпрямителя через усилитель и сглаживающий фильтр подключен к первому входу порогового устройства (компаратора). Ко второму входу порогового устройства подключен задатчик уровней напряжений, а выход порогового устройства связан с индикатором.
Недостатком прототипа является то, что при срабатывании устройства контроля, которое фиксируется, например, по загоранию светодиода в индикаторе, отключение некоторых потребителей электроэнергии осуществляется вручную дежурным электриком, обслуживающим данное промышленное предприятие или административное здание. При таком отключении возможны пропуски человеком моментов срабатывания устройства контроля и, как результат, несвоевременные отключения лишних потребителей ЭЭ, что приведет к перерасходу электроэнергии.
Задача предлагаемого изобретения заключается в:
- автоматизации процесса контроля потребления электроэнергии, заключающейся в автоматическом отключении потребителей электроэнергии от сети при срабатывании устройства для контроля, что не будет приводить к перерасходу ЭЭ;
- расширении функциональных возможностей устройства, заключающемся в возможности работать в ручном и автоматическом режимах.
Поставленная задача достигается тем, что в состав устройства для контроля потребления ЭЭ, наряду с трансформатором тока, выпрямительным устройством, пороговым устройством, задатчиком уровней напряжения и индикатором, дополнительно введены переключатель режимов работы, блок автоматического отключения потребителей и автоматические выключатели, установленные в каждой электрической линии, питающей соответствующую группу потребителей, причем, переключатель режимов работы связан с выходом порогового устройства, первый выход переключателя режимов работы связан со входом индикатора, второй выход переключателя режимов работы подключен ко входу блока автоматического отключения потребителей, выходы которого подключены к соответствующим отключающим входам автоматических выключателей.
Переключатель режимов работы позволяет вообще выключать устройство для контроля, работать в автоматическом режиме отключения потребителей ЭЭ без участия человека, работать в ручном режиме отключения потребителей ЭЭ (как прототип) в случае выхода из строя аппаратуры автоматического отключения.
Принцип действия устройства для контроля потребления электроэнергии поясняется фиг.1 и фиг.2, на которых соответственно представлены его электрическая структурная схема и один из вариантов схемной реализации переключателя режимов работы устройства.
Непосредственно само устройство содержит токовый трансформатор (ТТ) 1, выпрямительное устройство (ВУ) 2, пороговое устройство (ПУ) 3, задатчик уровней напряжений (ЗУН) 4, переключатель режимов работы (ПРР) 5, индикатор (И) 6, блок автоматического отключения потребителей (БАОП) 7 и автоматические выключатели (АВ) 81, 82, …, 8n (по числу электрических линий, по которым питаются различные группы потребителей электроэнергии).
На схеме показаны N различных групп потребителей ЭЭ 9 (в виде резисторов П1, П2, …, Пn), каждая из которых питается по своей электрической линии. Каждая группа потребителей подключаются к электросети 10 с помощью соответствующего автоматического выключателя S1, S2, …, Sn.
Вторичная обмотка трансформатора тока 1 (на схеме не показана) связана со входом выпрямительного устройства 2, выход которого подключен к первому входу порогового устройства 3. Второй вход порогового устройства связан с выходом задатчика уровней напряжений 4, с которого подаются заданные значения уровней постоянного напряжения =U3, пропорциональные соответствующим значениям предельного тока Iпр, который, как было показано выше, пропорционален лимитированному значению Wл, или Сл. Выход порогового устройства связан со входом переключателя режимов работы 5, первый выход которого подключен ко входу индикатора 6, а второй выход связан со входом блока автоматического отключения потребителей 7. Выходы БАОП связаны с соответствующими отключающими входами автоматических выключателей 81, 82, …, 8n.
Устройство работает следующим образом.
Вначале рассмотрим ручной режим (РР) работы. Для перехода на этот режим в переключателе режимов работы 5 необходимо выбрать режим РР.
При этом сигналы с порогового устройства будут попадать только на вход индикатора (см. фиг.2).
Далее при подключении хотя бы одного любого потребителя 9 к сетевому фазному напряжению 10 (включается соответствующий автоматический выключатель 8) по цепи начинает протекать переменный ток ~I. Во вторичной обмотке трансформатора тока 1 наводится пропорциональное этому току текущее переменное напряжение ~uт, которое прикладывается ко входу выпрямительного устройства 2 и там выпрямляется. Выпрямленное постоянное напряжение=UТ будет также пропорционально протекающему в цепи току I. Пороговое устройство 3 представляет собой компаратор или сравнивающее устройство двух постоянных напряжений: =Uт и одного из заданных напряжений на выходе задатчика уровней напряжений =Uз.
Значения выходных постоянных напряжений ЗУН задаются заранее и они пропорциональны соответствующим значениям предельных токов Iпр, получаемым из (4), исходя из лимитированных значений Wл или Сл, например, за один месяц.
Если UT<UЗ, то пороговое устройство не сработает, и светодиод в индикаторе 6 светиться не будет. Это означает, что количество потребляемой ЭЭ не будет превышать лимитированного месячного значения, пусть по стоимости, Сл.
При последовательном подключении выключателями S2, S3, …, Sn других потребителей 9 значение текущего тока будет увеличиваться, а значит, будет увеличиваться и постоянное напряжение UT на выходе выпрямительного устройства. Если UT будет оставаться меньше UЗ, то, аналогично, количество потребляемой ЭЭ не будет превышать соответствующего лимитированного значения.
Если же при подключении потребителей напряжение UT станет равным или больше заданного значения напряжения UЗ, то сработает пороговое устройство 3, и на его выходе появится электрический сигнал, который проявится, например, свечением светодиода или(и) включением звукового сигнала в индикаторе 6.
Данная ситуация означает, что при таком значении текущего тока в цепи месячное потребление ЭЭ станет больше установленного лимита.
В этом случае лицо, контролирующее потребление ЭЭ, должно принять решение: или отключить часть второстепенных потребителей ЭЭ до выполнения соотношения UT<UЗ, чтобы сэкономить деньги, или не отключать потребители, заведомо зная, что будет перерасход ЭЭ.
Рассмотрим автоматический режим (АР) работы. Для перехода на этот режим в переключателе режимов работы необходимо выбрать режим АР. При этом сигналы с порогового устройства будут попадать не только на вход индикатора, но и на вход блока автоматического отключения потребителей (см. фиг.2).
Работа устройства в данном режиме будет аналогична работе устройства в ручном режиме. Отличие заключается в следующем.
Если при подключении потребителей напряжение UТ станет равным или больше заданного значения напряжения UЗ, то сработает пороговое устройство 3 и на его выходе появится электрический сигнал, который попадает не только на вход индикатора 6, но и на вход БАОП 7.
БАОП может быть выполнен в виде простейшего коммутатора или распределителя сигналов: при первом срабатывании ПУ формируется сигнал на первом выходе БАОП, при втором срабатывании ПУ сигнал формируется на втором выходе БАОП и т.д. Выходы БАОП связаны с отключающими входами соответствующих автоматических выключателей.
Как отмечалось выше, все потребители 9 должны быть объединены в различные группы по их назначению. Например, первая группа (П1) - это сплит-системы и кондиционеры и они запитываются через контакт АВ 81, вторая группа (П2) - это какие-то бытовые приборы и они запитываются через контакт АВ 82 и т.д.
Это необходимо для того, чтобы для экономии ЭЭ отключать сначала второстепенные потребители ЭЭ, оставляя включенными более важные потребители.
Таким образом, при срабатывании ПУ на первом выходе БАОП появляется сигнал, который поступает на соответствующий вход АВ 81, автомат срабатывает, и его контакт размыкает цепь, по которой питались все потребители первой группы П1. Текущий ток в фазе при этом заметно уменьшается.
При дальнейшем подключении потребителей в других группах ток вновь может достичь предельного значения. Тогда ПУ опять срабатывает, сигнал появится на втором выходе БАОП и аналогично будет отключена вторая группа потребителей и т.д.
Включаются автоматические выключатели дежурным персоналом (может быть, в конце рабочего дня, после проведения соответствующих разъяснительных бесед с работающими в здании сотрудниками и т.п.).
Задаваемые предельные значения тока, естественно, будут отличаться друг от друга в различные времена года и даже суток. Например, зимой при хорошо работающем отоплении предельное значение тока пусть будет Iпр.1 и ему соответствует значение напряжения ЗУН U1. Зимой при плохо работающем отоплении сотрудники, однозначно, будут включать электрические обогреватели и тогда значение предельного тока можно увеличить, пусть до Iпр.1, которому соответствует напряжение ЗУН U2 и т.д.
Выставляются эти напряжения на задатчике уровней напряжений 4 также дежурным персоналом, отвечающим за экономию ЭЭ.
Таким образом, предложенное устройство для контроля потребления электроэнергии позволит более жестко контролировать расход электроэнергии на промышленных предприятиях и в административных зданиях.
Источники информации
1. Устройство для учета и контроля потребления энергии. Авторское свидетельство СССР №1538134, 1990.
2. Устройство для учета и контроля потребления электроэнергии. Патент РФ №2035820, 1995.
3. Автоматическое устройство учета расхода электроэнергии. Патент РФ №2231889, 2004.
4. Способ измерения расхода электроэнергии, потребляемой от электрической сети, и электронный счетчик электроэнергии. Патент РФ №2139547, 1999.
5. Устройство контроля за потреблением электроэнергии. Патент DE №19725880, 1999.
Claims (1)
- Устройство для контроля потребления электроэнергии, содержащее трансформатор тока, связанный со входом выпрямительного устройства, которое подключено к первому входу порогового устройства, задатчик уровней напряжений, соединенный со вторым входом порогового устройства, и индикатор, отличающееся тем, что в него дополнительно введены переключатель режимов работы, блок автоматического отключения потребителей и автоматические выключатели, установленные в каждой электрической линии, питающей соответствующую группу потребителей, причем переключатель режимов работы связан с выходом порогового устройства, первый выход переключателя режимов работы связан со входом индикатора, второй выход переключателя режимов работы подключен ко входу блока автоматического отключения потребителей, выходы которого подключены к соответствующим отключающим входам автоматических выключателей.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009136001/28A RU2402023C1 (ru) | 2009-09-28 | 2009-09-28 | Устройство для контроля потребления электроэнергии |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009136001/28A RU2402023C1 (ru) | 2009-09-28 | 2009-09-28 | Устройство для контроля потребления электроэнергии |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2402023C1 true RU2402023C1 (ru) | 2010-10-20 |
Family
ID=44024006
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2009136001/28A RU2402023C1 (ru) | 2009-09-28 | 2009-09-28 | Устройство для контроля потребления электроэнергии |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2402023C1 (ru) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2504789C2 (ru) * | 2012-01-10 | 2014-01-20 | Государственное казенное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Российская таможенная академия" | Устройство контроля потребления электроэнергии |
| US8805628B2 (en) | 2009-09-25 | 2014-08-12 | Belkin International, Inc. | Systems and methods for measuring electrical power usage in a structure and systems and methods of calibrating the same |
| US8930152B2 (en) | 2009-09-25 | 2015-01-06 | University Of Washington | Whole structure contactless power consumption sensing |
| US9291694B2 (en) | 2010-07-02 | 2016-03-22 | Belkin International, Inc. | System and method for monitoring electrical power usage in an electrical power infrastructure of a building |
| US9766277B2 (en) | 2009-09-25 | 2017-09-19 | Belkin International, Inc. | Self-calibrating contactless power consumption sensing |
| US10247765B2 (en) | 2007-09-18 | 2019-04-02 | Georgia Tech Research Corporation | Detecting actuation of electrical devices using electrical noise over a power line |
-
2009
- 2009-09-28 RU RU2009136001/28A patent/RU2402023C1/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10247765B2 (en) | 2007-09-18 | 2019-04-02 | Georgia Tech Research Corporation | Detecting actuation of electrical devices using electrical noise over a power line |
| US11119141B2 (en) | 2007-09-18 | 2021-09-14 | Georgia Tech Research Corporation | Detecting actuation of electrical devices using electrical noise over a power line |
| US8805628B2 (en) | 2009-09-25 | 2014-08-12 | Belkin International, Inc. | Systems and methods for measuring electrical power usage in a structure and systems and methods of calibrating the same |
| US8930152B2 (en) | 2009-09-25 | 2015-01-06 | University Of Washington | Whole structure contactless power consumption sensing |
| US10371728B2 (en) | 2009-09-25 | 2019-08-06 | Belkin International, Inc. | Self-calibrating contactless power consumption sensing |
| US9594098B2 (en) | 2009-09-25 | 2017-03-14 | Belkin International Inc. | Systems and methods for measuring electrical power usage in a structure and systems and methods of calibrating the same |
| US9766277B2 (en) | 2009-09-25 | 2017-09-19 | Belkin International, Inc. | Self-calibrating contactless power consumption sensing |
| US8972211B2 (en) | 2010-07-02 | 2015-03-03 | Belkin International, Inc. | System for monitoring electrical power usage of a structure and method of same |
| US9857449B2 (en) | 2010-07-02 | 2018-01-02 | Belkin International, Inc. | System and method for monitoring electrical power usage in an electrical power infrastructure of a building |
| US10345423B2 (en) | 2010-07-02 | 2019-07-09 | Belkin International Inc. | System and method for monitoring electrical power usage in an electrical power infrastructure of a building |
| US9291694B2 (en) | 2010-07-02 | 2016-03-22 | Belkin International, Inc. | System and method for monitoring electrical power usage in an electrical power infrastructure of a building |
| US10459012B2 (en) | 2010-07-02 | 2019-10-29 | Belkin International, Inc. | System for monitoring electrical power usage of a structure and method of same |
| RU2504789C2 (ru) * | 2012-01-10 | 2014-01-20 | Государственное казенное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Российская таможенная академия" | Устройство контроля потребления электроэнергии |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2402023C1 (ru) | Устройство для контроля потребления электроэнергии | |
| US8234017B2 (en) | Electronic smart meter enabling demand response and method for demand response | |
| US9590422B2 (en) | Power supply system, power conversion apparatus, and measurement point switching apparatus | |
| TWI550987B (zh) | 多用途功率管理系統及方法 | |
| KR101078905B1 (ko) | 지능형 분전반 | |
| WO2012081575A1 (ja) | 電力制御装置及びそれを用いた電力制御システム | |
| KR101220773B1 (ko) | 스마트 그리드 환경에서 에너지 관리기능을 갖는 지능형 분전반 | |
| KR20060113772A (ko) | 피크 부하를 복개하기 위한 장치 | |
| JP2008236897A (ja) | 分散電源の運転状況検出装置、電力量計及び配電系統の制御装置 | |
| KR101251794B1 (ko) | 전력 측정 시스템 | |
| JP2012095397A (ja) | 電力管理システム | |
| Bedi et al. | A technical review on solar-net metering | |
| AU2023203617A1 (en) | Behind-the-meter system and method for controlled distribution of solar energy in multi-unit buildings | |
| CN108683183A (zh) | 一种新型峰谷用电计量方法 | |
| EP3032682B1 (en) | Power supply system, power conversion device, and distribution board | |
| JP2018085908A (ja) | 電力システム | |
| JP2018046663A (ja) | 電力料金精算システム | |
| RU92197U1 (ru) | Устройство контроля за потреблением электроэнергии | |
| KR101719953B1 (ko) | 전력량 모니터링 장치 | |
| RU2504789C2 (ru) | Устройство контроля потребления электроэнергии | |
| JP2018046662A (ja) | 一括受変電システム | |
| Deka et al. | Design and testing of a control system for Supply Side electrical load Management | |
| EP2989710B1 (en) | System and procedure for the supply of electric energy | |
| Vijeesh et al. | Energy saving and smart billing system for household consumers connected to a smart grid in tamil nadu power system | |
| GB2499474A (en) | Router to divert excess solar generated electricity to an immersion heater |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20110929 |