Мобильное устройство мониторинга и сигнализации состояния электрической сети
Настоящие изобретение относится к области электроизмерительной техники, мониторинга и сигнализации состояния трехфазной электрической сети, а именно, к многофункциональным многотарифным приборам учета электрической энергии устанавливаемым без снятия напряжения и монтажа, предназначенным для оперативного контроля параметров электрической энергии, технического, а при установке внешнего дисплея, коммерческого учета электрической энергии, мощности и состояния электрической сети в системах электроснабжения на энергетических объектах, с возможностью передачи информации по радиоканалу. Мобильное устройство мониторинга и сигнализации состояния электрической сети, содержащее клеммную колодку, соединяющую блок питания и блок датчиков напряжения с зажимными устройствами, подключенными к питающей сети, микроконтроллер, подключенный через аналого-цифровой преобразователь к блоку датчиков напряжения и соединенный с интерфейсом RS-485, оптическим портом, резервным источником питания встроенных в микроконтроллер часов, светодиодным индикатором работы устройства, радиоблоком, соединенным с блоком питания и поддерживающим, но не ограничивающимся стандартами передачи данных GSM, CDMA и IEE 802.11, энергонезависимой памятью, имеющей дополнительный регистр памяти, содержащий географические координаты и оперативное наименование места установки устройства, блоком питания и резервным источником питания (аккумуляторная батарея с возможностью замены), связанным с микроконтроллером и радиоблоком. Отличие состоит в том, что устройство дополнительно содержит подключенные к аналого-цифровому преобразователю токовые клещи с механическими замками, снимающие параметры с питающей сети.
Настоящие изобретение относится к области электроизмерительной техники, мониторинга и сигнализации состояния трехфазной электрической сети, а именно, к многофункциональным многотарифным приборам учета электрической энергии устанавливаемым без снятия напряжения и монтажа, предназначенным для оперативного контроля параметров электрической энергии, технического, а при установке внешнего дисплея, коммерческого учета электрической энергии, мощности и состояния электрической сети в системах электроснабжения на энергетических объектах, с возможностью передачи информации по радиоканалу.
Известен ближайший аналог автоматический электрический тестер Greenlee модель СМТ-90 (http://www.greenlee.com), содержащий, токовые клещи основанные на разъемных магнитопроводах с намотанной на них вторичной обмоткой, выводы для цепей напряжения, кнопку включения/выключения, жидкокристаллический дисплей, пластиковый корпус, датчик освещенности и аккумуляторную батарею.
Устройство универсальное и имеет возможность подключения к электрической сети с широком диапазонами электрического тока и напряжения, но наличие функции автоматической коммутации необоснованно удорожает устройство в случае, когда пределы параметров измеряемой сети заранее известны. Устройство не предназначено для учета электрической энергии.
Наиболее близким по технологической сущности прототипом является счетчик электрической энергии МЕРКУРИЙ 230. ART2-PQCGSN (http://www.incotexcom.ru/m230artg.htm), содержащий: стандартный цифровой счетчик электрической энергии, управляющий микроконтроллер, совмещенный с модулем преобразования, устройство отображения информации (жидкокристаллический индикатор), источник питания, энергонезависимую память, телеметрический выход, последовательный интерфейс, а так же модуль считывания и передачи данных, включающий в себя: модем сотовой связи, считыватель SIM-карт и управляющий контроллер.
Устройство является стационарным. В качестве измерительных элементов в данном счетчике используются токовые трансформаторы. Недостатком этого типа измерительных приборов является необходимость производить долгий трудоемкий монтаж для их установки. Для производства монтажа необходимо рассекать токовые проводники, затем для работы электросчетчика, зажимать их в клеммную колодку, что влияет на появление большого количества переходных сопротивлений и может привести к нагреву. Устройство полностью недееспособно при отключении от электросети, отсутствует возможность сигнализации о полном отключении электроснабжения или превышении/понижении номинальных величин электрической энергии с указанием точного места нештатной ситуации, дорогая конструкция.
Задачей данной полезной модели является - создание мобильного устройства способного учитывать активную (кВт*ч) и реактивную (кВар*ч) энергию, отслеживать режимы работы электросети в реальном времени и при отклонении их от заданных величин, включая случаи отсутствия напряжения в контролируемой электросети, сигнализировать об этом с указанием географических координат устройства.
Технический результат создание устройства которое можно установить без снятия напряжения и монтажа способного в отсутствии напряжения, сигнализировать о неполадках в электросетях по радио каналу с указаниям географических координат места нештатной ситуации.
Технический результат достигается тем, что устройство, содержащее клеммную колодку, соединяющую блок питания и блок датчиков напряжения с зажимными устройствами, подключенными к питающей сети, микроконтроллер, подключенный через аналого-цифровой преобразователь к блоку датчиков напряжения и соединенный с интерфейсом RS-485, оптическим портом, резервным источником питания встроенных в микроконтроллер часов, светодиодным индикатором работы устройства, радиоблоком, соединенным с блоком питания и поддерживающим, но не ограничивающимся стандартами передачи данных GSM, CDMA и IEE 802.11, энергонезависимой памятью, имеющей дополнительный регистр памяти, содержащий географические координаты и оперативное наименование места установки устройства, блоком питания и резервным источником питания (аккумуляторная батарея с возможностью замены), связанный с микроконтроллером и радиоблоком, дополнительно содержит подключенные к аналого-цифровому преобразователю токовые клещи с механическими замками, снимающие параметры с питающей сети.
Такая конструкция позволяет избежать длительного трудоемкого монтажа устройства при установке.
По сравнению с прототипом заявляемая конструкция имеет отличительную особенность в совокупности элементов и их взаимном расположении.
Схема устройства мониторинга и сигнализации состояния электрической сети показана на фиг.1. Устройство содержит блок датчиков напряжения 1, первичные обмотки которых подключены к питающей сети 2 зажимными устройствами 3 через клеммную колодку 4, при этом вторичные обмотки датчиков напряжения и токовых клещей с механическими замками 5 соединены с аналого-цифровым преобразователем 6, который передает преобразованный сигнал микроконтроллеру 7, соединенному с энергонезависимой памятью 8 с дополнительным регистром памяти 9, резервным источником питания текущего времени 10, оптическим портом 11, служащим для считывания информации и программирования параметров пользователя, интерфейсом RS-485 12, который служит как для внешней связи с микроконтроллером 7, так и для подключения дополнительных устройств не оснащенных радиомодулем, внешнего дисплея или подключения исполнительного устройства, светодиодным индикатором работы 13, радиоблоком 14, передающим информацию по каналам радиосвязи в стандартах GSM, CDMA, IEE 802.11 но не ограничивающийся ими, и резервным источником питания 15 для обеспечения автономного режима работы. Питание микроконтроллера 7 и радиоблока 14 обеспечивает блок питания 16 основанный на понижающем трехфазном выпрямителе и стабилизаторе выходного напряжения, подключенный через колодку 4 к сети питания.
Работа устройства мониторинга и сигнализации состояния электрической сети осуществляется следующим образом:
Подключенный через клеммную колодку 4 зажимными устройствами 3 к питающей сети 2 блок датчиков напряжения 1 преобразовывает напряжение питающей сети 2 по каждой фазе в аналоговые сигналы пригодные для измерения, поступающие в аналого-цифровой преобразователь 6. Токовые клещи с механическими замками 5 основанные на разъемных магнитопроводах с намотанной на них вторичной обмоткой и имеющих механические замки на разомкнутых концах, снимающих параметры с питающей сети посылают сигналы напряжения, пропорциональные силе тока в питающей сети 2, на вход аналого-цифрового преобразователя 6. Аналого-цифровой преобразователь 6 передает сигналы тока и напряжения в питающей сети в цифровом виде на соответствующие входы микроконтроллера 7, который, в свою очередь, производит расчет среднеквадратичных значений токов и напряжений, полной, активной, реактивной мощностей и энергий, ведет накопление данных, поступающих на его вход, их тарификацию в соответствии с действующим тарифной программой и текущем временем, учет которого ведется во встроенных в микроконтроллер часах. Энергетические параметры электрической сети сохраняются в энергонезависимой памяти 8 в реальном времени, при этом дополнительный регистр памяти 9, после внесения изменений через оптический 11 порт или интерфейс RS-485 12, содержит информацию о координатах места расположения (широта, долгота), и оперативного наименования места установки устройства (
трансформаторной подстанции, секции шин, оперативное название присоединения). Светодиодный индикатор 13 работы устройства преобразует сигналы микроконтроллера в световые импульсы с частотой пропорциональной измеренной электроэнергии за единицу времени, показывает наличие всех трех фаз (А, В, С). Через заданные промежутки времени, по запросу диспетчера или автоматически в аварийном режиме (при питании от резервного источника питания 15) микроконтроллер оправляет информацию через радиоблок 14 о расходе электроэнергии, параметры качества, состояния электрической сети отправляет, географические координаты, оперативное наименование место установки устройства, причины неисправности в случае возникновения нештатной ситуации по беспроводному каналу через радиоблок 14. Питание микроконтроллера 7 и радиоблока 14 в штатном режиме осуществляется от блока питания 16, а в аварийном режиме от резервного источника питания 15.
Преимуществом предлагаемого технического решения являются дешевизна мобильность конструкции, многофункциональность, возможность применения данного устройства в автоматизированных системах контроля и учета электроэнергии (АСКУЭ) и для автоматизированного контроля за состоянием электрических сетей.
Предлагаемое устройство может быть реализовано на базе многофункционального прибора учета фиксирующего число часов использования мощности.
Устройство может найти применение в сфере электроэнергетики, учета электроэнергии для оперативно-диспетчерского управления и скорого устранения аварий в электрических сетях.
Мобильное устройство мониторинга и сигнализации состояния электрической сети, содержащее клеммную колодку, соединяющую блок питания и блок датчиков напряжения с зажимными устройствами, подключенными к питающей сети, микроконтроллер, подключенный через аналого-цифровой преобразователь к блоку датчиков напряжения и соединенный с интерфейсом RS-485, оптическим портом, резервным источником питания встроенных в микроконтроллер часов, светодиодным индикатором работы устройства, радиоблоком, соединенным с блоком питания и поддерживающим, но не ограничивающимся стандартами передачи данных GSM, CDMA и IEE 802.11, энергонезависимой памятью, имеющей дополнительный регистр памяти, содержащий географические координаты и оперативное наименование места установки устройства, блоком питания и резервным источником питания (аккумуляторная батарея с возможностью замены), связанным с микроконтроллером и радиоблоком, отличающееся тем, что устройство дополнительно содержит подключенные к аналого-цифровому преобразователю токовые клещи с механическими замками, снимающие параметры с питающей сети.
