Счетчик электрической энергии
Полезная модель относится к электроизмерительной технике и может быть использована для измерения электрической энергии в однофазных и трехфазных цепях переменного тока в различных отраслях народного хозяйства, в автоматизированных системах учета электроэнергии.
Счетчик электрической энергии содержит блоки датчиков напряжения и тока, измерительный блок, микроконтроллер, порты ввода-вывода, блок индикации, блок кнопок управления, энергонезависимую память, имеющую регистр для хранения параметра коррекции постоянного инструментального фазового сдвига между током и напряжением, регистр, позволяющий увеличить объем хранимой информации о потреблении электроэнергии за предыдущие периоды, термонезависимые часы реального времени, двухвходовый источник питания, блок беспроводной связи, позволяющий построить локальную сеть связи между счетчиками, расположенными в пределах одного энергообъекта, а также модем сотовой связи, позволяющий подключить счетчик к глобальной вычислительной сети предприятия.
Технический результат, заключающийся в расширении коммуникационных возможностей счетчика, достигается за счет введения блока беспроводной связи и модема сотовой связи, а также их связей с микроконтроллером. 1 илл.
Полезная модель относится к электроизмерительной технике и может быть использована для измерения электрической энергии в однофазных и трехфазных цепях переменного тока в различных отраслях народного хозяйства, в автоматизированных системах учета электроэнергии. Технический результат заключается в расширении коммуникационных возможностей счетчика.
Известны счетчики электрической энергии, например, счетчик, приведенный в описании к патенту США 
6,823,273, кл. НПК 702/61, кл. МПК G06F 12/14, опубл. 23.11.2004, содержащий микропроцессор, как минимум, один порт ввода-вывода данных, подключенный к микропроцессору, и, как минимум, одно устройство памяти, электрически связанное с микропроцессором, датчики тока и датчики напряжения, через преобразователь подключенные к микропроцессору, устройство отображения данных, интерфейс RS-232, модем, связанные с микропроцессором.
Известен также счетчик электрической энергии, приведенный в описании полезной модели 519, кл. МПК G01R 21/133, опубл. 16.06.1995, содержащий измерительный блок, в состав которого входят датчики тока и напряжения, мультиплексор сигналов тока и напряжения, усилитель, аналого-цифровой преобразователь, энергозависимое запоминающее устройство и подключенная к нему и измерительному блоку микроЭВМ, энергозависимое запоминающее устройство содержит дополнительный регистр для хранения параметра коррекции постоянного инструментального фазового сдвига между током и напряжением, а измерительный блок - элемент дискретного задания коэффициента усиления, подключенный к усилителю, при этом вход аналого-цифрового преобразователя соединен с выходом усилителя.
Описанные счетчики имеют недостаток, заключающийся в том, что в них не предусмотрена возможность долговременного хранения данных о потребленной электроэнергии, что бывает необходимо при возникновении разногласий между потребителем и поставщиком электроэнергии и предъявлении претензий. Кроме того, могут возникнуть потери информации даже при кратковременном отключении питающего напряжения.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому решению является счетчик электрической энергии, приведенный в описании полезной модели по патенту 92729, кл. МПК G01R 21/06, G01R 22/00, опубл. 27.03.2010, содержащий блоки датчиков напряжения и тока, подключенные к соответствующим входам измерительного блока, выход которого и другой вход соединены соответственно с входом и выходом микроконтроллера, к другим входам и выходам которого подключены порты ввода-вывода, блок индикации, кнопки управления, энергонезависимая память, имеющая регистр для хранения параметра коррекции постоянного инструментального фазового сдвига между током и напряжением, дополнительный регистр, позволяющий увеличить объем хранимой информации о потреблении электроэнергии за предыдущие периоды, термонезависимые часы реального времени, источник питания с двумя входами, один вход которого подключен к входному сигналу напряжения являющемуся одновременно напряжением питания, а другой подключен к источнику резервного питания.
Описанный счетчик имеет недостаток, заключающийся в том, что в нем слабо развиты коммуникационные функции. При построении системы сбора данных с нескольких счетчиков расположенных на территории одного энергообъекта необходимо применять дополнительные устройства сбора и передачи данных. При этом данные со счетчиков по проводным каналам связи сначала собираются в устройстве сбора и передачи данных, а лишь затем передаются в центральный компьютер автоматизированной системы.
При создании предлагаемой полезной модели стояла задача разработки счетчика электроэнергии, позволяющего построить автоматизированную систему сбора данных со счетчиков:
- без использования дополнительных устройств;
- без использования проводных каналов связи.
Поставленная задача решается за счет введения в состав счетчика блока беспроводной связи и модема сотовой связи.
При этом, в счетчик электрической энергии, содержащий блоки датчиков напряжения и тока, подключенные к соответствующим входам измерительного блока, выход которого и другой вход соединены соответственно с входом и выходом микроконтроллера, к другим входам и выходам которого подключены порты ввода-вывода, блок индикации, кнопки управления, энергонезависимая память, имеющая регистр для хранения параметра коррекции постоянного инструментального фазового сдвига между током и напряжением, а также дополнительный регистр, позволяющий увеличить объем хранимой информации о потреблении электроэнергии за предыдущие периоды, термонезависимые часы реального времени, позволяющие исключить влияние температуры на погрешность определения времени, источник питания с двумя входами, один вход которого подключен к входному сигналу напряжения, являющемуся одновременно напряжением питания, а другой подключен к источнику резервного питания и обеспечивает работоспособность счетчика при пропадании или снижении ниже нормы входного напряжения, введены блок беспроводной связи, позволяющий построить локальную сеть связи между счетчиками, расположенными в пределах одного энергообъекта, а также модем сотовой связи, позволяющий подключить счетчик к глобальной вычислительной сети предприятия, входы и выходы которых соединены с соответствующими выходами и входами микроконтроллера.
Технический результат, заключающийся в увеличении коммуникационных возможностей счетчика, достигается именно за счет введения новых элементов и их связей с другими блоками счетчика.
Полезная модель иллюстрируется чертежом, на котором представлена функциональная схема счетчика электрической энергии.
Предлагаемый счетчик, представленный на чертеже, содержит блок датчиков тока 1, блок датчиков напряжения 2, выходы которых подключены к соответствующим входам измерительного блока 3, двухвходовый источник питания 4, микроконтроллер 5, один из входов и один из выходов которого соединены с соответствующими выходом и входом измерительного блока 3, блок индикации 6, входом подключенный к другому соответствующему выходу микроконтроллера 5, энергонезависимую память 7, термонезависимые часы реального времени 8, порты ввода-вывода 9, своими входами и выходами подключенные к соответствующим выходам и входам микроконтроллера 5, один из входов которого подключен к выходу блока кнопок управления 10, блок беспроводной связи 11 и модем сотовой связи 12, своими входами и выходами подключенные к соответствующим выходам и входам микроконтроллера 5.
Предлагаемый счетчик электроэнергии работает следующим образом. Измеряемые сигналы напряжения и тока поступают на входы датчиков напряжения 2 и тока 1, с выходов которых они поступают на входы измерительного блока 3. Измерительный блок 3 производит аналого-цифровое преобразование и вычисляет необходимые параметры, которые периодически считывает микроконтроллер 5, хранит их в энергонезависимой памяти 7 и по запросу передает через порты ввода-вывода 9, либо через блок беспроводной связи 11, либо через модем сотовой связи 12. Дополнительно к обработке данных микроконтроллер 5 принимает запросы данных, адресованные смежным с ним счетчикам зарегистрированным в локальной сети энергообьекта и пересылает эти запросы соответственно на тот порт ввода вывода 9, либо блок беспроводной связи 12, на котором зарегистрирован смежный счетчик. Соответственно ответы смежного счетчика пересылаются на тот интерфейс с которого пришел запрос. Для передачи данных с энергообъекта в автоматизированную систему предприятия используется модем сотовой связи 12.
Введение модема сотовой связи и блока беспроводной связи в состав счетчика позволяет снизить общую стоимость оборудования системы учета электроэнергии за счет исключения внешнего модема, источника питания для него и шкафа для их размещения, а также сократить затраты на приобретение и монтаж кабелей связи между счетчиками.
Счетчик электрической энергии, содержащий блоки датчиков напряжения и тока, подключенные к соответствующим входам измерительного блока, выход которого и другой вход соединены соответственно с входом и выходом микроконтроллера, к другим входам и выходам которого подключены порты ввода-вывода, блок индикации, кнопки управления, энергонезависимая память, имеющая регистр для хранения параметра коррекции постоянного инструментального фазового сдвига между током и напряжением, а также дополнительный регистр, позволяющий увеличить объем хранимой информации о потреблении электроэнергии за предыдущие периоды, термонезависимые часы реального времени, позволяющие исключить влияние температуры на погрешность определения времени, источник питания с двумя входами, один вход которого подключен к входному сигналу напряжения, являющемуся одновременно напряжением питания, а другой подключен к источнику резервного питания и обеспечивает работоспособность счетчика при пропадании или снижении ниже нормы входного напряжения, отличающийся тем, что в него введены блок беспроводной связи, позволяющий построить локальную сеть связи между счетчиками, расположенными в пределах одного энергообъекта, а также модем сотовой связи, позволяющий подключить счетчик к глобальной вычислительной сети предприятия, входы и выходы которых соединены с соответствующими выходами и входами микроконтроллера.
