Счетчик электрической энергии трехфазный с возможностью удаленной установки
Счетчик электрической энергии трехфазный предназначен для измерения и учета активной и реактивной энергии, а также других параметров электрической сети в трехфазных четырехпроводных или в однофазных цепях переменного тока на промышленных предприятиях, объектах коммунального хозяйства и частного сектора в автономном режиме и в составе автоматизированных систем контроля и учета электроэнергии. Счетчик электрической энергии трехфазный содержит элементы управления нагрузкой, модули преобразования фаз А, В, С, модуль преобразования напряжения фаз А, В, С, измерительное устройство, устройство отображения информации, кнопки управления, микроконтроллер, энергонезависимую память, интерфейс PLC, источник питания, часы реального времени, источник резервного питания часов, оптический порт, радиоинтерфейс, датчик магнитного поля, датчик вскрытия крышки счетчика, датчик вскрытия крышки клеммной колодки. Данная полезная модель реализует возможность удаленной установки счетчика электроэнергии, например в местах отвода линии электропередачи к потребителю или к однофазным потребителям, дистанционного считывания с него показаний учета электроэнергии по трем фазам и по каждой из фаз и пофазного управления нагрузкой по радиоинтерфейсу. Счетчик может быть установлен на опоре, в том числе и в металлическом шкафу, с использованием внешней антенны, и выполнять функцию 3-х однофазных счетчиков электроэнергии с возможностью управления нагрузкой в каждой из фаз. 1 илл.
Полезная модель относится к электротехнике и предназначена для измерения и учета активной и реактивной энергии, а также других параметров электрической сети и защитой от хищений в трехфазных четырехпроводных или в однофазных цепях переменного тока на промышленных предприятиях, объектах коммунального хозяйства и частного сектора, в системах автоматизированного учета потребления электроэнергии.
Известен счетчик электрической энергии трехфазный по патенту на полезную модель РФ 
113848, кл. МПК G01R 11/00, опубл. 27.02.2012, содержащий измерительные элементы фазы А, фазы В, фазы С, подключенные к соответствующим фазным выводам счетчика, модули преобразования фазы А, фазы В, 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.
Данный счетчик электрической энергии имеет недостаток, заключающийся в том, что при его использовании в системах учета потребления электроэнергии можно использовать только последовательный интерфейс, что требует дополнительных затрат на прокладку проводных каналов и наличия дополнительных устройств сбора данных с группы счетчиков электроэнергии.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому решению является счетчик электрической энергии трехфазный серии ЫР73 (производства ООО "Матрица", http://www.matritca.ru). Счетчик электрической энергии трехфазный содержит измерительный блок напряжения и тока, подключенный к делителям напряжения фаз А, В, С и трансформаторам тока Т1, Т2, Т3 подключенные к соответствующим выводам счетчика, блок микроконтроллера, источник питания, память, кнопку, часы реального времени, резервное питание, оптический порт, интерфейс PLC (интерфейс для передачи данных по силовым линиям), дисплей, датчик магнитного поля, датчик открытия крышки счетчика, датчик открытия крышки клеммной колодки, основное и экстра реле счетчика.
Признаки ближайшего аналога, совпадающие существенными признаками заявляемой полезной модели, следующие.
Счетчик электрической энергии трехфазный содержит измерительный блок напряжения и тока, подключенный к делителям напряжения фаз А, В, С и трансформаторам тока Т1, Т2, Т3, блок микроконтроллера, источник питания, память, кнопку, часы реального времени, источник резервного питания, оптический порт, интерфейс PLC, дисплей, датчик магнитного поля, датчик открытия крышки счетчика, датчик открытия крышки клеммной колодки, основное и экстра реле счетчика.
Причины, ограничивающие применение данного технического решения следующие. При удаленной установке счетчика электроэнергии, например на опоре, возле отвода линии электропередачи к потребителю, становится невозможным дистанционное конфигурирование и считывание показаний со счетчика по отдельному независимому каналу связи, не влияя на работу системы учета, сбор данных в которую производится по силовым линиям (интерфейс PLC).
Существенные признаки заявляемой модели следующие. Счетчик электрической энергии трехфазный содержит элементы управления нагрузкой, модули преобразования фаз А, В, С, модуль преобразования напряжения фаз А, В, С, измерительное устройство, устройство отображения информации, микроконтроллер, энергонезависимую память, интерфейс PLC, источник питания, часы реального времени, источник резервного питания часов, оптический порт, радиоинтерфейс, кнопки управления, датчик магнитного поля, датчик вскрытия крышки счетчика, датчик вскрытия крышки клеммной колодки. Элементы управления нагрузкой предназначены для отключения/включения нагрузки в каждой фазе по команде с одного из интерфейсов или с помощью кнопки управления счетчика. Для считывания данных со счетчика в автоматизированную систему учета используются силовые линии (интерфейс PLC).
В отличие от ближайшего аналога в состав счетчика дополнительно введен радиоинтерфейс, для дистанционного конфигурирования и считывания данных со счетчика, а также дистанционного отключения и включения нагрузки. Счетчик имеет функцию фазного учета электроэнергии и пофазного управления нагрузкой. При этом предусмотрена возможность подключения к радиоинтерфейсу внешней антенны, что позволяет устанавливать счетчик в металлических шкафах.
Технический результат, проявляющийся при использовании предлагаемой полезной модели - возможность удаленной установки счетчика, в том числе в металлических шкафах, дистанционного считывания с него показаний по отдельному интерфейсу, упрощение процесса конфигурирования счетчика при изготовлении и эксплуатации, возможность фазного учета электроэнергии и пофазного управления нагрузкой.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, на котором представлена структурная схема заявляемого счетчика электрической энергии с возможностью удаленной установки.
Заявляемый счетчик электрической энергии содержит элементы управления нагрузкой 1, 2, 3, источник питания 4, модули преобразования тока фаз А, В, С - 5, 6, 7, модуль преобразования напряжения фаз А, В, С - 8, измерительное устройство 9, устройство отображения информации 10, кнопки управления 11, источник резервного питания часов 12, часы реального времени 13, микроконтроллер 14, энергонезависимая память 15, интерфейс PLC 16, оптический порт 17, радиоинтерфейс 18, датчик магнитного поля 19, датчик вскрытия крышки счетчика 20, датчик вскрытия крышки клеммной колодки 21.
Заявляемый счетчик работает следующим образом. Токи фаз А, В, С поступают на модули преобразования тока фаз А, В, С - 5, 6, 7 через соответствующие элементы управления нагрузкой 1, 2, 3 которые управляются индивидуально по каждой из фаз А, В, С микроконтроллером 14. Сигналы с модулей преобразования тока фаз А, В, С - 5, 6, 7 пропорциональные токам по фазам А, В, С подаются на измерительное устройство 9 куда аналогично подаются сигналы с модуля преобразования напряжения фаз А, В, С - 8. Измерительное устройство 9 преобразует вычисленные по входным сигналам значения электроэнергии и других параметров электрической сети в цифровые сигналы по каждой из фаз А, В, С и совместно для трех фаз, которые подаются на микроконтроллер 14. Микроконтроллер 14 интегрирует значения электроэнергии по времени, учет которого ведется в часах реального времени 13, и сохраняет вычисленные значения параметров электрической сети в энергонезависимой памяти 15. При поступлении запроса на счетчик через интерфейс PLC 16, оптический порт 17, или радиоинтерфейс 18, микроконтроллер 14 считывает необходимые данные из энергонезависимой памяти 15 и передает их в интерфейс, с которого пришел запрос. Причем радиоинтерфейс 18 имеет возможность подключения внешней антенны для реализации возможности установки счетчика в металлических шкафах. Источник питания 4 служит для преобразования входного напряжения в напряжение, пригодное для питания модулей и узлов счетчика. Кнопки управления 11 служат для смены режимов индикации счетчика. Источник резервного питания часов 12 служит для питания часов реального времени 13 при отсутствии напряжения в сети. Датчик магнитного поля 19, датчик вскрытия крышки счетчика 20, датчик вскрытия крышки креммной колодки 21 выдают сигналы на микроконтроллер 14, который фиксирует факт воздействия на счетчик магнитным полем, вскрытия крышки счетчика или крышки клеммной колодки в энергонезависимой памяти 15 и выводит информацию на устройство отображения информации 10. Причем, события вскрытия крышки счетчика и вскрытия крышки клеммной колодки фиксируются и при отсутствии входного напряжения счетчика.
При создании данной полезной модели были решены все поставленные задачи, а именно за счет добавления радиоинтерфейса появилась возможность удаленной установки счетчика электроэнергии, например в местах отвода линии электропередачи к потребителю или к однофазным потребителям, дистанционного считывания с него показаний учета электроэнергии по трем фазам и по каждой из фаз и пофазного управления нагрузкой по радиоинтерфейсу. Счетчик может быть установлен на опоре, в том числе и в металлическом шкафу, с использованием внешней антенны, и выполнять функцию 3-х однофазных счетчиков электроэнергии с возможностью управления нагрузкой в каждой из фаз.
1. Счетчик электрической энергии трехфазный с возможностью удаленной установки, содержащий включенные в рассечку фаз А, В, С и управляемые микроконтроллером элементы управления нагрузкой, последовательно соединенные с ними модули преобразования тока фаз, модуль преобразования напряжения фаз А, В, С, подключенный своими входами к фазам А, В, С и нейтрали, измерительное устройство, к входам которого подключены выходы модулей преобразования тока фаз и выход модуля преобразования напряжения фаз, микроконтроллер, с которым соединены энергонезависимая память, интерфейс PLC, оптический порт, устройство отображения информации, кнопки управления, датчик магнитного поля, датчик вскрытия крышки счетчика, датчик вскрытия крышки клеммной колодки, часы реального времени с подключенным к ним источником резервного питания часов, источник питания счетчика, отличающийся тем, что в счетчик дополнительно введен двунаправленный радиоинтерфейс, подключенный к микроконтроллеру, позволяющий производить дистанционное конфигурирование и считывание показаний со счетчика, а также производить дистанционное отключение и включение нагрузки.
2. Счетчик электрической энергии трехфазный с возможностью удаленной установки по п. 1, отличающийся тем, что дополнительно имеет функции фазного учета электроэнергии и пофазного управления нагрузкой.
3. Счетчик электрической энергии трехфазный с возможностью удаленной установки по п. 1, отличающийся тем, что радиоинтерфейс имеет возможность подключения внешней антенны.
