RU84570U1

RU84570U1 - ELECTRIC ENERGY METER THREE PHASE

Info

Publication number: RU84570U1
Application number: RU2009109047/22U
Authority: RU
Inventors: Андрей Сергеевич Шалагинов; Александр Эдуардович Зорькин; Виктор Николаевич Симонов; Ярослав Юрьевич Палаев
Original assignee: Закрытое Акционерное Общество "Корпоративный институт электротехнического приборостроения "Энергомера"
Priority date: 2009-03-12
Filing date: 2009-03-12
Publication date: 2009-07-10

Abstract

Счетчик электрической энергии трехфазный, содержащий измерительные элементы фазы A, фазы B и фазы C, подключенные к соответствующим фазным выводам счетчика, модули преобразования фазы A, фазы B и фазы C, подключенные к соответствующим измерительным элементам, управляющий микроконтроллер, гальванически развязанный с модулями преобразования, источник питания, энергонезависимую память, клавиатуру, часы реального времени, источник резервного питания часов, оптический порт, последовательный интерфейс, устройство отображения информации, электронную пломбу, отличающийся тем, что измерительные элементы фазы A, фазы B и фазы C выполнены в виде шунтов, к которым подключены однофазные модули преобразования фазы A, фазы B и фазы C соответственно, модули преобразования гальванически развязаны с управляющим микроконтроллером.A three-phase electric energy meter containing phase A, phase B and phase C measuring elements connected to the corresponding phase terminals of the meter, phase A, phase B and phase C conversion modules connected to the corresponding measuring elements, a control microcontroller galvanically isolated from the conversion modules, power supply, non-volatile memory, keyboard, real-time clock, clock backup power supply, optical port, serial interface, information display device, electronic ronnuyu seal, characterized in that the measuring elements are phase A, phase B and phase C are formed as shunts, which are connected to single-phase conversion modules phase A, phase B and phase C, respectively, the conversion modules galvanically separated from the control microcontroller.

Description

Полезная модель относится к электротехнике и предназначена для измерения активной электрической энергии в трехфазных четырехпроводных цепях переменного тока для ее учета на промышленных предприятиях, объектах энергетики и быту.The utility model relates to electrical engineering and is designed to measure active electrical energy in three-phase four-wire AC circuits for its accounting in industrial enterprises, energy facilities and households.

Известен счетчик электрической энергии по патенту на полезную модель №54205, содержащий модуль преобразования, модуль тарифов, включающий в себя часы реального времени и устройство отображения информации (жидкокристаллический индикатор), управляющий микроконтроллер, инфракрасный порт, последовательный интерфейс, источник питания, энергонезависимую память, клавиатуру.The known electric energy meter according to the patent for utility model No. 54205, comprising a conversion module, a tariff module, including a real-time clock and an information display device (liquid crystal display), a control microcontroller, an infrared port, a serial interface, a power source, non-volatile memory, a keyboard .

Причины, препятствующие получению технического результата, который обеспечивается полезной моделью, по аналогу следующие. В качестве измерительных элементов в счетчике используются токовые трансформаторы. Недостатком этого типа измерительных элементов является намагничивание сердечника при воздействии внешнего постоянного магнитного поля, либо постоянной составляющей тока, возникающей в контролируемой электрической цепи из-за асимметрии потребления нагрузки (например однополупериодный выпрямитель) в разных полупериодах сетевого напряжения, что приводит к увеличению погрешности измерения электроэнергии и снижает степень защиты от хищения электроэнергии. Кроме того, токовый трансформатор имеет высокую стоимость.The reasons that impede the obtaining of a technical result, which is provided by a useful model, are similar to the following. Current transformers are used as measuring elements in the meter. The disadvantage of this type of measuring elements is the magnetization of the core when exposed to an external constant magnetic field, or a constant component of the current arising in the controlled electrical circuit due to the asymmetry of the load consumption (for example, a half-wave rectifier) in different half-periods of the mains voltage, which leads to an increase in the error of electricity measurement and reduces the degree of protection against theft of electricity. In addition, the current transformer has a high cost.

За прототип принят счетчик электрической энергии трехфазный Меркурий 231 (www.incotex.ru), содержащий управляющий микроконтроллер, совмещенный с модулем преобразования, устройство отображения информации (жидкокристаллический индикатор), часы реального времени, источник питания, энергонезависимую память, электронную пломбу, телеметрический выход, последовательный интерфейс, интерфейс IrDA.The prototype was a three-phase electric energy meter Mercury 231 (www.incotex.ru), containing a control microcontroller combined with a conversion module, an information display device (liquid crystal display), a real-time clock, a power source, non-volatile memory, an electronic seal, a telemetric output, serial interface, IrDA interface.

Признаки прототипа, совпадающие с существенными признаками заявляемой полезной модели, следующие.The signs of the prototype, coinciding with the essential features of the claimed utility model are as follows.

Счетчик электрической энергии трехфазный, содержит управляющий микроконтроллер, устройство отображения информации, часы реального времени, источник питания, энергонезависимую память, электронную пломбу, телеметрический выход, последовательный интерфейс.The electric energy meter is three-phase, contains a control microcontroller, an information display device, a real-time clock, a power source, non-volatile memory, an electronic seal, a telemetric output, and a serial interface.

Причины, препятствующие получению технического результата, который обеспечивается полезной моделью, по аналогу следующие.The reasons that impede the obtaining of a technical result, which is provided by a useful model, are similar to the following.

В качестве измерительных элементов в счетчике используются токовые трансформаторы. Недостатком этого типа измерительных элементов является намагничивание сердечника при воздействии внешнего постоянного магнитного поля, либо постоянной составляющей тока, возникающей в контролируемой электрической цепи из-за асимметрии потребления нагрузки (например однополупериодный выпрямитель) в разных полупериодах сетевого напряжения, что приводит к увеличению погрешности измерения электроэнергии и снижает степень защиты от хищения электроэнергии. Кроме того, токовый трансформатор имеет высокую стоимость.Current transformers are used as measuring elements in the meter. The disadvantage of this type of measuring elements is the magnetization of the core when exposed to an external constant magnetic field, or a constant component of the current arising in the controlled electrical circuit due to the asymmetry of the load consumption (for example, a half-wave rectifier) in different half-periods of the mains voltage, which leads to an increase in the error in measuring electricity and reduces the degree of protection against theft of electricity. In addition, the current transformer has a high cost.

Технический результат, проявляющийся при использовании предлагаемой полезной модели - исключение влияния внешнего постоянного магнитного поля, либо постоянной составляющей тока, возникающей в контролируемой электрической цепи из-за асимметрии потребления нагрузки (например однополупериодный выпрямитель) в разных полупериодах сетевого напряжения, повышение степени защищенности от хищения электроэнергии, удешевление изделия за счет значительно более низкой цены применяемых измерительных элементов (шунтов).The technical result manifested when using the proposed utility model is the elimination of the influence of an external constant magnetic field or a constant component of the current arising in the controlled electric circuit due to asymmetry of the load consumption (for example, a half-wave rectifier) in different half-periods of the mains voltage, increasing the degree of protection against theft of electricity , cheaper products due to the significantly lower price of the used measuring elements (shunts).

Существенные признаки заявляемой полезной модели следующие.The essential features of the claimed utility model are as follows.

Счетчик электрической энергии трехфазный, содержащий измерительные элементы фазы А, фазы В и фазы С, подключенные к соответствующим фазным выводам счетчика, модули преобразования фазы А, фазы В и фазы С, подключенные к соответствующим измерительным элементам, управляющий микроконтроллер, гальванически развязанный с модулями преобразования, источник питания, энергонезависимую память, клавиатуру, часы реального времени, источник резервного питания часов, оптический порт, последовательный интерфейс, устройство отображения информации, электронную пломбу.A three-phase electric energy meter containing phase A, phase B and phase C measuring elements connected to the corresponding phase terminals of the meter, phase A, phase B and phase C conversion modules connected to the corresponding measuring elements, a control microcontroller galvanically isolated from the conversion modules, power supply, non-volatile memory, keyboard, real-time clock, clock backup power supply, optical port, serial interface, information display device, e ics seal.

В отличие от прототипа в заявляемой полезной модели измерительные элементы выполнены в виде шунтов, к которым подключены однофазные модули преобразования, модули преобразования гальванически развязаны с управляющим микроконтроллером. Применение в счетчике в качестве измерительных элементов шунтов позволило исключить влияние внешнего постоянного магнитного поля, а также постоянной составляющей тока, возникающей в контролируемой электрической цепи из-за асимметрии потребления нагрузки (например, однополупериодный выпрямитель) в разных полупериодах сетевого напряжения, повысить степень защищенности от хищения электроэнергии, удешевить изделие за счет значительно более низкой цены применяемых измерительных элементов (шунтов).Unlike the prototype, in the claimed utility model, the measuring elements are made in the form of shunts to which single-phase conversion modules are connected, the conversion modules are galvanically isolated from the control microcontroller. The use of shunts in the meter as measuring elements made it possible to exclude the influence of an external constant magnetic field, as well as a constant component of the current arising in the controlled electric circuit due to asymmetry of load consumption (for example, a half-wave rectifier) in different half-periods of the mains voltage, and increase the degree of protection against theft electricity, reduce the cost of the product due to the significantly lower price of the used measuring elements (shunts).

Сущность полезной модели поясняется чертежом. Заявляемый счетчик электрической энергии трехфазный содержит измерительный элемент фазы А1, измерительный элемент фазы В2, измерительный элемент фазы С3, модуль преобразования фазы А4, модуль преобразования фазы В5, модуль преобразования фазы С6, гальваническую развязку 7-9, источник питания 10, клавиатура 11, электронная пломба 12, часы реального времени 13, управляющий микроконтроллер 14, энергонезависимая память 15, источник резервного питания часов 16, оптический порт 17, последовательный интерфейс 18, устройство отображения информации 19.The essence of the utility model is illustrated in the drawing. The inventive three-phase electric energy meter contains a phase A1 measuring element, phase B2 measuring element, phase C3 measuring element, A4 phase conversion module, phase B5 conversion module, phase C6 conversion module, galvanic isolation 7-9, power supply 10, keyboard 11, electronic seal 12, real-time clock 13, control microcontroller 14, non-volatile memory 15, clock backup power source 16, optical port 17, serial interface 18, information display device 19.

Счетчик работает следующим образом. Напряжение с фазы А и сигнал с измерительного элемента (шунта) фазы А 1, пропорциональный току, протекающему через фазу А, подаются на модуль преобразования фазы А4. Модуль преобразования фазы А4 преобразует вычисленное по входным сигналам значение электроэнергии в числоимпульсный сигнал. Числоимпульсный сигнал через гальваническую развязку 7 поступает на вход управляющего микроконтроллера 14. Напряжение с фазы В и сигнал с измерительного элемента (шунта) фазы В2, пропорциональный току, протекающему через фазу В, подаются на модуль преобразования фазы В5. Модуль преобразования фазы В5 преобразует вычисленное по входным сигналам значение электроэнергии в числоимпульсный сигнал. Числоимпульсный сигнал через гальваническую развязку 8 поступает на вход управляющего микроконтроллера 14. Напряжение с фазы С и сигнал с измерительного элемента (шунта) фазы С3, пропорциональный току, протекающему через фазу С, подаются на модуль преобразования фазы С6. Модуль преобразования фазы С6 преобразует вычисленное по входным сигналам значение электроэнергии в числоимпульсный сигнал. Числоимпульсный сигнал через гальваническую развязку 9 поступает на вход управляющего микроконтроллера 14. Управляющий микроконтроллер 14 суммирует поступившие импульсы по определенному алгоритму, интегрирует полученное значение во времени, учет которого ведется в часах реального времени 13, и сохраняет накопленное значение в энергонезависимой памяти 15. Также управляющий микроконтроллер 14 формирует необходимые сигналы для вывода информации на устройство отображения информации 19. При поступлении запроса, адресованного счетчику через последовательный интерфейс 18 либо оптический порт 17 микроконтроллер 14 считывает необходимые данные из энергонезависимой памяти 15 и передает их устройству, сформировавшему запрос. Источник питания 10 служит для преобразования напряжения сети в напряжение, пригодное для питания составных узлов счетчика. Клавиатура 11 служит для смены режимов индикации счетчика. Источник резервного питания часов 16 служит для питания часов реального времени 13 при отсутствии напряжения в сети. Электронная пломба 12 при вскрытии клеммной крышки выдает сигнал на управляющий микроконтроллер 14, который фиксирует факт вскрытия в энергонезависимой памяти 15 и выводит соответствующую информацию на устройство отображения 19.The counter works as follows. The voltage from phase A and the signal from the measuring element (shunt) of phase A 1, proportional to the current flowing through phase A, are supplied to the phase conversion module A4. The A4 phase conversion module converts the value of electricity calculated from the input signals into a pulse number signal. The number-pulse signal through galvanic isolation 7 is fed to the input of the control microcontroller 14. The voltage from phase B and the signal from the measuring element (shunt) of phase B2, proportional to the current flowing through phase B, are fed to the phase conversion module B5. The B5 phase conversion module converts the energy value calculated from the input signals into a pulse number signal. The number-pulse signal through galvanic isolation 8 is supplied to the input of the control microcontroller 14. The voltage from phase C and the signal from the measuring element (shunt) of phase C3, proportional to the current flowing through phase C, are fed to the phase conversion module C6. The phase conversion module C6 converts the electric energy value calculated from the input signals into a pulse number signal. The number-pulse signal through galvanic isolation 9 is fed to the input of the control microcontroller 14. The control microcontroller 14 summarizes the received pulses according to a certain algorithm, integrates the obtained value in time, which is recorded in real time clock 13, and stores the accumulated value in non-volatile memory 15. Also, the control microcontroller 14 generates the necessary signals for outputting information to the information display device 19. Upon receipt of a request addressed to the counter through SERIAL interface 18 or an optical port 17, the microcontroller 14 reads necessary data from the nonvolatile memory 15 and transmits them device formed query. The power source 10 is used to convert the network voltage to a voltage suitable for powering the component parts of the meter. Keyboard 11 serves to change the counter display modes. The backup power source of the clock 16 is used to power the real-time clock 13 in the absence of voltage in the network. When the terminal cover is opened, the electronic seal 12 gives a signal to the control microcontroller 14, which records the fact of opening in the non-volatile memory 15 and outputs the corresponding information to the display device 19.

Claims

A three-phase electric energy meter containing phase A, phase B and phase C measuring elements connected to the corresponding phase terminals of the meter, phase A, phase B and phase C conversion modules connected to the corresponding measuring elements, a control microcontroller galvanically isolated from the conversion modules, power supply, non-volatile memory, keyboard, real-time clock, clock backup power supply, optical port, serial interface, information display device, electronic ronnuyu seal, characterized in that the measuring elements are phase A, phase B and phase C are formed as shunts, which are connected to single-phase conversion modules phase A, phase B and phase C, respectively, the conversion modules galvanically separated from the control microcontroller.