Многоабонентский цифровой счетчик электрической энергии с дистанционным управлением
Полезная модель относится к электронно-измерительной технике, в частности к устройствам многоабонентского учета и контроля потребления электрической энергии в однофазных цепях переменного тока, преимущественно в жилом секторе. Сущность полезной модели: предлагается выполненный с возможностью интегрирования в автоматизированную систему коммерческого учета электроэнергии (АСКУЭ) любого типа единый многоабонентский счетчик с дистанционным управлением, содержащий микропроцессор, блок памяти, систему измерения и контроля потребляемой электроэнергии, систему основного и резервного питания, программируемые часы реального времени, пороговое устройство защиты сети от короткого замыкания и от перегрузки, систему защиты счетчика от несанкционированного доступа, устройство управления нагрузкой, и адаптер последовательного связного интерфейса RS-485, который, в отличие от известных аналогов, имеет n-число встроенных абонентских блоков, каждый из которых включает в себя устройство измерения и преобразования мощности по прямой цепи и элемент индикации контроля его работы и устройство измерения и преобразования мощности по обратной цепи, датчики тока по прямой и обратной цепям сетевого напряжения, выходами подключенные к первым входам соответствующих устройств измерения и преобразования мощности, устройство управления нагрузкой с элементом индикации состояния нагрузки, устройство калибровки напряжения сети, вход которого соединен с выходом датчика напряжения сети, причем выход устройства измерения и преобразования мощности прямой цепи является поверочным выходом абонентского блока и подключен к входу элемента индикации и совместно с выходом устройства измерения и преобразования мощности обратной цепи подключен к микропроцессору через адаптер SPI, управляющий вход которого также подключен к микропроцессору. Все абонентские блоки снабжены индивидуальными пультами дистанционного управления (ПДУ) с функциями программирования часов реального времени счетчика, внештатного отключения нагрузки и последующего ее подключения, просмотра архива и управления обменом данными, которые выполнены в виде радио-брелков. При этом счетчик снабжен средствами для беспроводной связи в системе «счетчик/абонентский блок - ПДУ- АСКУЭ» в виде подключенных к микропроцессору: радиоканала, работающего по стандарту ZigBee®/IEEE 802.15.4, PLC-модема, работающего по протоколу Data link или Free MODBUS и GSM-модема с антенной. Причем ПДУ в нем может быть использован не только в качестве электронной платежной карточки потребителя, но и как дополнительный интерфейс связи счетчика с АСКУЭ при сбоях в интерфейсах связи, и/или в тех случаях, когда использование встроенных интерфейсов связи невозможно или нецелесообразно, например, когда расстояние от счетчика до АСКУЭ больше радиуса действия радиоканала или PLC-модема. В результате расширены возможности интеграции счетчика в АСКУЭ, повышена надежность линий связи и достоверность учетных данных, существенно снижены стоимостные затраты на многоабонентский учет энергопотребления, что делает его более эффективным.
Полезная модель относится к электронно-измерительной технике, в частности к устройствам многоабонентского учета и контроля потребления электрической энергии в однофазных цепях переменного тока, преимущественно, в жилом секторе.
Известен цифровой счетчик электроэнергии (RU 
2298192, 2007 г.), включающий микропроцессор и связанные с ним: блок питания, блок измерения мощности, часы реального времени с питанием от гальванического элемента, блок измерения потребляемой мощности, содержащий датчик напряжения и датчик тока, выходами соединенные с входами перемножителя-преобразователя, выход которого также подключен к микропроцессору, и дисплей для наглядного отражения информации. Между линией электроснабжения и микропроцессором встроен модем, обеспечивающий доступ внешнего управляющего устройства к памяти микропроцессора. Предназначен такой счетчик для учета энергопотребления только одним абонентом, к тому же в нем отсутствует возможность организации электронных платежей и возможность полного интегрирования в автоматизированные системы коммерческого учета электроэнергии.
Известен также одноабонентский счетчик электрической энергии, который выполнен с возможностью организации электронных платежей (RU 130086, 2013 г.) и содержит микроконтроллер и связанные с ним: модуль преобразования, жидкокристаллический индикатор, реле управления нагрузкой, электронную пломбу для предотвращения несанкционированного доступа, энергонезависимую память, устройство чтения Smart-карт, интерфейс связи, основной и дополнительный датчики тока, основной и резервный источники питания, реле управления нагрузкой и интерфейс связи RS-485. Однако из-за отсутствия средств беспроводной связи в нем снижены возможности интегрирования в существующие, разнообразные по типу, автоматизированные системы коммерческого учета электроэнергии (АСКУЭ), а контактный обмен данными, осуществляемый с помощью устройства считывания Smart-карт, снижает достоверность считываемых данных и надежность счетчика, создает неудобства в пользовании им.
Наиболее близким аналогом (прототипом) полезной модели определен цифровой счетчик электрической энергии (RU 117013, 2012 г.), содержащий микропроцессор, блок памяти, систему измерения потребляемой электроэнергии по прямой и обратной цепям, включающую в себя датчики тока по прямой и обратной цепям, подключенные к прямой и обратной цепям сети напряжения, выходы которых подключены к входам, соответственно, блока измерения мощности по прямой цепи и блока измерения мощности по обратной цепи, на выходы которых подключены первый программируемый счетчик и второй программируемый счетчик, подключенные к микропроцессору. К входам блока измерения мощности по прямой цепи и блока измерения мощности по обратной цепи, а также и к входу связанного с микропроцессором устройство контроля напряжения сети по верхнему и нижнему допустимым пределам, подключен выход датчика напряжения сети. Счетчик снабжен пороговым устройством защиты сети от короткого замыкания и от перегрузки, жидкокристаллическим индикатором (ЖКИ), устройством управления нагрузкой, основным и резервными блоками питания, к которым подключены программируемые часы реального времени, датчиками несанкционированного доступа к элементам и узлам счетчика, магниточувствительным бесконтактным устройством, реагирующим при воздействии на счетчик вандальным внешним магнитным полем.
В нем имеется снабженный адаптером последовательный интерфейс связи RS-485, используемый для обмена данными с АСКУЭ, и контактное устройство обмена данными между счетчиком и АСКУЭ, выполненное в виде снабженного адаптером и держателем идентификатора iButton, предназначенного для съема данных со счетчика при организации электронных платежей.
К недостаткам прототипа следует отнести отсутствие возможности дистанционного, бесконтактного съема учетной информации со счетчика при организации электронных платежей, т.к. съем информации посредством идентификатора iButton из-за дребезга контактов не обеспечивает необходимый уровень достоверности информации при обмене с АСКУЭ. К тому же наличие только одного вида связи с АСКУЭ и отсутствие средств для беспроводной связи, таких как радиоканал, PCL-модем и GSM-модем затрудняет интегрирование счетчика в существующие АСКУЭ разного типа, а ограниченная численность интерфейсов связи «счетчик - АСКУЭ» не позволяет получать высокой достоверности данные по энергопотреблению абонента.
Общий недостаток, присущий перечисленным аналогам, заключается в том, что многоабонентский учет и контроль энергопотребления с их использованием возможен только путем увеличения их количества по числу подключенных к АСКУЭ абонентов (потребителей), что делает такой многоабонентский учет затратным, следовательно, не эффективным.
Задача, решаемая полезной моделью, направлена на создание единого цифрового счетчика электрической энергии с расширенными функциональными возможностями и повышенным удобством в эксплуатации, обеспечивающего эффективный многоабонентский учет и контроль энергопотребления.
Технический результат, достигаемый предлагаемой полезной моделью, заключается в реализации поставленной задачи путем:
- уменьшения аппаратных затрат на обслуживание одного абонента, связанное с использованием основных узлов и блоков счетчика для учета энергопотребления по всем абонентам, и, как результат, невысокую стоимость учета электроэнергии в пересчете на одного абонента, удобство в обслуживание и установке счетчика по месту;
- обеспечения возможности использования для обмена информацией с АСКУЭ радиоканала, PCL-модема, GSM-модема и интерфейса RS-485, что позволяет интегрировать счетчик в существующие АСКУЭ, т.к. дает возможность выбора соответствующего типу конкретной АСКУЭ интерфейса или интерфейсов связи «счетчик-АСКУЭ»;
- регулирования энергопотребления и независимого отключения потребителя от сети по каждому абонентскому блоку (отдельно по каждому абоненту) в случае наличия задолженности по платежам, при перегрузке сети и несанкционированном доступе к узлам и блокам счетчика различными способами;
- улучшения условий эксплуатации счетчика при организации электронных платежей и повышения достоверности учетной информации за счет бесконтактного дистанционного съема информации посредством индивидуальных (абонентских) пультов дистанционного управления (ПДУ).
Поставленная задача решается тем, что цифровой счетчик электрической энергии с функциями обмена данными между счетчиком и автоматизированной системой коммерческого учета электроэнергии и организации платежей за энергопотребление, а также защиты от перегрузки сети и от несанкционированного доступа к его элементам и узлам, содержащий микропроцессор, датчик напряжения сети, блок памяти, программируемые часы реального времени, жидкокристаллический индикатор, звуковую сигнализацию и адаптер последовательного проводного связного интерфейса RS-485, в отличие от аналогов выполнен с возможностью одновременного учета энергопотребления п-числа абонентов при обеспечении расширенной беспроводной связи с автоматизированными системами коммерческого учета электроэнергии посредством встроенных в него беспроводных связных интерфейсов в виде: GSM-модема с антенной и работающего по стандарту ZigBee®/IEEE 802.15.4 радиоканала с антенной, входы/выходы которых подключены к микропроцессору; и PLC-модема, работающего по протоколу Data link или Free MODBUS, первый вход/выход которого подключен к микропроцессору, а второй вход/выход через устройство согласования подключен к сети обмена данными с автоматизированной системой коммерческого учета электроэнергии; и по числу обслуживаемых абонентов включает в себя комплект встроенных измерительных блоков, каждый из которых подключен к микропроцессору счетчика через адаптер SPI и выполнен с возможностью функционировать с индивидуальным радио-брелоком, предназначенным для управления счетчиком при первичном подключении счетчика и/или его отдельного измерительного блока к автоматизированной системе коммерческого учета электроэнергии, программировании часов реального времени счетчика, внештатном отключении нагрузки и последующего ее подключении, просмотре архива и обмена данными конкретного абонента, для использования его в качестве средства организации электронных платежей за энергопотребление конкретного абонента и/или электронной квитанции; и/или в качестве дополнительного беспроводного интерфейса связи с автоматизированной системой коммерческого учета электроэнергии.
Дополнительные отличительные признаки полезной модели состоят в том, что каждый из встроенных в счетчик измерительных блоков включает в себя устройство измерения и преобразования мощности по прямой цепи и элемент индикации контроля его работы и устройство измерения и преобразования мощности по обратной цепи, датчики тока по прямой и обратной цепям сетевого напряжения, выходами подключенные к первым входам соответствующих устройств измерения и преобразования мощности, устройство управления нагрузкой с элементом индикации состояния нагрузки, устройство калибровки напряжения сети, вход которого соединен с выходом датчика напряжения сети, причем выход устройства измерения и преобразования мощности по прямой цепи является поверочным выходом абонентского блока и подключен к входу элемента индикации и совместно с выходом устройства измерения и преобразования мощности обратной цепи подключен к микропроцессору счетчика, управляющий вход которого также подключен к этому микропроцессору.
Встроенные в счетчик абонентские блоки обеспечивают расширение функциональных возможностей счетчика за счет ведения многоабонентского учета электрической энергии, что приводит к уменьшению аппаратных затрат на обслуживание одного абонента, связанное с использованием основных узлов и блоков счетчика для учета энергопотребления по всем абонентам, и, как результат, невысокую стоимость учета электроэнергии в пересчете на одного абонента; удобство в обслуживании и установке счетчика по месту.
При этом состав встроенных в счетчик интерфейсов связи - в виде радиоканала, GSM-модема, PLC-модема и RS-485 - обеспечивает расширенный диапазон интегрирования счетчика в АСКУЭ (практически во все существующие и вновь создаваемые АСКУЭ), причем с использованием одновременно не менее двух интерфейсов связи, что способствует повышению надежности связи и высокой достоверности полученных данных.
Обмен данными между каждым из абонентских блоков, счетчиком и АСКУЭ посредством радио - брелока (РБ) с расширенными функциональными возможностями, который служит не только для организации электронных платежей за энергопотребление, но и используется для выполнения ряда задач по настройке счетчика и дистанционному управлению им, обмену информацией между счетчиком и АСКУЭ; способствует улучшению эксплуатационных характеристик счетчика, исключает вероятность негативного влияния человеческого фактора на процесс учета энергопотребления и платежей.
Кроме того, поскольку при платежах в память РБ копируется вся текущая информация, которая имеется в памяти счетчика, он может быть использован и как дополнительный интерфейс связи «счетчик-АСКУЭ» при сбоях в тех интерфейсах связи, которые встроены в счетчик, и/или в тех случаях, когда
возможности бесконтактного, дистанционного съема информации со счетчика и организации электронных платежей.
На представленных чертежах: на фиг. 1 дана структурная схема предлагаемого счетчика (пример с тремя абонентскими блоками); на фиг. 2 - общий вид ПДУ (пример).
Многоабонентский счетчик электрической энергии с дистанционным управлением (фиг. 1) содержит микропроцессор 1 и связанные с ним через адаптеры 2 интерфейса SPI абонентские блоки 3, например, в количестве трех штук, каждый из которых включает в себя устройство 4 измерения и преобразования мощности по прямой цепи и устройство 5 измерения и преобразования мощности по обратной цепи, датчик 6 тока по прямой цепи и датчик 7 тока по обратной цепи, выходами подключенные к первым входам соответствующих устройств измерения и преобразования мощности 4 и 5, а также устройство управления нагрузкой 8 с элементом индикации состояния нагрузки 9 (построенное с использованием твердотельного реле - на HD8044ZD3 (www.sensor-moscow.ru/rele_tv.html), и устройство 10 калибровки напряжения сети. Выход устройства 4 измерения и преобразования мощности прямой цепи является поверочным выходом 11 абонентского блока 3, подключен к входу элемента индикации 12 и совместно с выходом устройства 5 измерения и преобразования мощности обратной цепи подключен к микропроцессору 1 через адаптер 2 интерфейса SPI, управляющий вход которого также подключен к микропроцессору 1.
Устройства 4 и 5 реализованы на микросхемах STPM10 фирмы STMicroelectronics, первый и второй входы которых подключены к датчику 6 тока по прямой цепи и к датчику 7 тока по обратной цепи, соответственно, третий вход к устройству 10 калибровки напряжения сети, подключенному входом к датчику напряжения сети 13 (в качестве датчиков 6 и 7 использованы токовые шунты E961, E962, а в качестве устройства 10 и датчика 13 напряжения сети - резистивный делитель напряжения).
С микропроцессором 1 также связаны:
- программируемые часы реального времени 14, подключенные через устройство развязки 15 к основному блоку питания счетчика 16 и резервному источнику питания 17 (гальваническому элементу), вход которого подключен к зарядному устройству 18, (микропроцессор 1 и часы 14 реализованы на микроконтроллере STM32F373 фирмы STMicroelectronics);
- PLC-модем 19, подключенный через устройства согласования 20 к сетевой линии (PLC-модем реализован на микросхеме ST7580 фирмы ST Microelectronics), вход/выход PLC-модема, подключен к микропроцессору 1;
- GSM-модем 21 с антенной GSM-модема 22 (реализован на схеме SIM900R компании SIMCOM);
- радиоканал 23 с антенной счетчика 24 (реализован на микросхеме CC2520 фирмы Texas Instruments);
- магниточувствительное бесконтактное устройство 25, (реализовано на магниторезистивном датчике MRSS29D www.eltech.spb.ru);
- датчики несанкционированного доступа 26,
- жидкокристаллический индикатор 27, (реализован на индикаторе WH1202A (WH1602A) фирмы Winstar или на индикаторе фирмы «МЭЛТ», www.melt.com.ru);
- адаптер последовательного интерфейса 28, первый вход/выход, которого подключен к микропроцессору 1, а второй вход/выход - к линии связи 29 интерфейса RS485 (адаптер последовательного интерфейса 28 - реализован на микросхемах, которые выпускаются для интерфейса RS-485 с возможностью подключения 64, 128 и 256 приемников в одном сегменте сети www.analog.com/RS485);
- устройство звуковой сигнализации 30 и блок памяти 31.
Пульт дистанционного управления (ПДУ) 32, индивидуальный для каждого входящего в состав счетчика абонентского блока 3 (общий вид приведен на фиг. 2), содержит микроконтроллер 33 и связанные с ним многоцветные светодиодные индикаторы 34, набор сенсорных кнопок 35, радиоканал 36 с антенной 37 и снабжен гальваническим элементом 38, выход которого подключен ко всем компонентам ПДУ.
ПДУ 32 со встроенными радиоканалом 36 и микроконтроллером 33 может быть реализован на микросхеме CC2530 фирмы Texas Instruments.
В набор сенсорных кнопок ПДУ входят: кнопка 39, предназначенная для выбора режима установки часов реального времени или режима просмотра архива счетчика, кнопка 40 - увеличение значения содержимого выбранной позиции, кнопка 41 - уменьшение значения содержимого выбранной позиции, кнопка 42 - отключение нагрузки от сети, кнопка 43 - подключение нагрузки к сети, кнопка 44 - считывания данных из счетчика в ПДУ, кнопка 45 - записи данных из ПДУ в счетчик, кнопка 46 - записи данных из ПДУ в АСКУЭ, кнопка 47 - считывания данных из АСКУЭ в ПДУ.
Двухцветный светодиод состояния нагрузки 48 - при отключенной нагрузке - зеленый, а при подключенной нагрузке - красный.
Двухцветный светодиод 49 обмена данными ПДУ с счетчиком - при обмене данными мигает красным, а при корректном завершение обмена - зеленным.
Двухцветный светодиод 50 обмена данными ПДУ с АСКУЭ - при обмене данными мигает красным, а при корректном завершение обмена - зеленым.
Принцип работы счетчика:
Первичная инициализация счетчика производится представителями энергосбытовых компаний посредством ПДУ 32 первого подключаемого к данному счетчику абонента. Программирование ПДУ 32 для инициализации счетчика, подключение и регистрация первого абонента производится на АСКУЭ, где в ПДУ 32 записывается номер счетчика и номер абонента (квартиры), при этом номер ПДУ 32 формируется автоматически АСКУЭ и записывается в ПДУ 32. Каждый абонент, подключаемый к данному многоабонентскому счетчику электрической энергии получает ПДУ 32 со своим индивидуальным номером, который в дальнейшем используется при организации платежей в качестве электронной платежной карточки и для управления абонентским блоком 3 счетчика (просмотр архива и текущих показаний, отключения или подключение нагрузки и т.д.). Обмен данными ПДУ 32 и АСКУЭ производится с использованием кнопок 46 и 47 ПДУ.
После установки счетчика по месту и подключения абонента или абонентов, счетчик находится в исходном состоянии и не ведет учет электроэнергии, т.е. устройство 8 отключает нагрузку от электрической сети, а счетчик находится в режиме ожидания начальной установки часов реального времени, осуществляемой посредством кнопок 39, 40 и 41 ПДУ 32: кнопки 39 - выбор режима установки часов и выбор позиции - при первом нажатии данной кнопки на ЖКИ 27 отображается мигающий курсор в первой позиции слева, где необходимо установить значение дня месяца. Для этого с помощью кнопки 40 осуществляется установка значения числа в выбранной позиции вверх или кнопки 42 - установка значения числа в выбранной позиции вниз.
После установки даты и времени, посредством нажатии кнопки 39 не менее 5 сек. производится выход из режима установки времени и даты, а кнопка 39 в дальнейшем используется для входа в режим просмотра архива, а кнопки 40 и 41 в этом режиме позволят просматривать архив вверх и вниз соответственно. Для перевода счетчика в режим счета электроэнергии необходимо записать в счетчик служебную информацию с ПДУ 32 посредством нажатии кнопки 45 - в счетчик записывается номер счетчика, номер абонента и номер ПДУ 32 и другие необходимые данные, которые зависят от способа организации платежей на АСКУЭ. В процессе записи данных из ПДУ 32 в счетчик на пульте начинает мигать красный светодиод 46, а при корректном завершении процесса записи светодиод 46 загорается зеленым цветом в течении 2 сек. Таким образом, производится привязка ПДУ 32 к данному счетчику, а в счетчике к данному абоненту. Дальнейшие все процедуры абонента со счетчиком можно производить только с использованием данного ПДУ 32.
Для подключения потребителя к сети необходимо нажать кнопку 43 и держать нажатой в течение не менее 5 секунд в целях безопасности. В процессе выполнения этой команды светодиод 48 светится зеленым цветом, а устройство 30 звуковой сигнализации формирует звуковой сигнал, после подключения нагрузки светодиод 48 светится красным цветом. При этом счетчик ведет учет электропотребление подключенным абонентом, а элемент индикации 12 начинает мигать, что является признаком работы счетчика в режиме учета энергопотребления. При подключении очередного абонента к счетчику и закрепления за ним индивидуального ПДУ 32, также необходимо нажать кнопку 39 в течение не менее 5 сек., после чего нажатием кнопки 45 записать в ПДУ 32 номер счетчика, номер абонента и номер ПДУ 32. Сравниваются ранее записанный номер счетчика (при первичной инициализации счетчика) и номер, записанный с ПДУ 32, и при совпадении этих номеров в блоке памяти 31 счетчика сохраняются номер абонента и ПДУ 32 (номер счетчика сохранен в блоке 31 при первичной инициализации). По корректному завершению записи данных из ПДУ 32 в счетчик светодиод 48 загорается зеленым, после чего подключают нагрузку абонента к сети нажатием кнопки 43 - светодиод 48 загорается красным, начинает мигать элемент индикации 12 соответствующего абонентского блока 3.
Сигналы с датчиков тока 6, 7 и 13 через устройства 10 калибровки напряжения подаются на входы устройств 4 и 5, которые осуществляют преобразование мощности в цифровой код, микропроцессор 1 производит опрос абонентских блоков 3 - через адаптер интерфейса SPI 2 производит считывания данных с абонентских блоков 3, сохраняет их в блоке памяти 31. Причем, считывание данных производится и с устройств 4 и 5. Микропроцессор 1 производит сравнения данных, полученные с устройств 4 и 5, сохраняет большее из них значение в блоке памяти 31. Такой способ учета электроэнергии позволяет защитить счетчик от хищения электроэнергии путем перефазировки и заземления нейтральной линии. Сохранение данных для всех абонентов производится в отдельных областях блока памяти 31 счетчика. Отображение текущих показаний по каждому абоненту и номер абонента на ЖКИ 27 производится автоматически с интервалом 5 сек., а при нажатии кнопки 39 на ПДУ 32 на ЖКИ 27 отображаются показания только по конкретному абоненту. Просматривать свои данные (текущие значения, архив) или управлять абонентским блоком 3 и/или счетчиком (отключать или подключать нагрузку, считывать данные с счетчика или записать данные в счетчик) каждый потребитель может только с использованием индивидуального ПДУ 32.
Датчики 26 несанкционированного доступа (НСД) осуществляют контроль и выдачу сигнала НСД при снятии крышек счетчика и/или колодки, а магниточувствительное бесконтактное устройство 25 - при наличии внешнего магнитного воздействия на счетчик. По этим сигналам микропроцессор 1 фиксирует в блоке памяти 31 время и дату НСД, показание счетчика и формирует сигнал отключения нагрузки для устройства управление нагрузкой 8 по соответствующему абонентскому блоку 3, т.е. отключает конкретного потребителя от сети, а также по интерфейсу связи передает информацию о НСД на диспетчерский пункт АСКУЭ.
В этом случае для повторного подключения нагрузки к сети необходимо:
- произвести копирование содержимого блока памяти 31 счетчика в микроконтроллер 33 ПДУ. Считывание информации из счетчика производится посредством ПДУ 32 при нажатии кнопки 44 на ПДУ 32. После окончания считывания данных на пульте дистанционного управление загорается светодиод 49 зеленого цвета, а устройство звуковой сигнализации 30 формирует прерывистый звуковой сигнал, что говорит об окончании процесса считывания информации с счетчика в микроконтроллер 33 ПДУ;
- перенести ПДУ 32 в пункт оплаты платежей за электроэнергию, где установлена автоматизированная система коммерческого учета электроэнергии (АСКУЭ), разработанная с учетом функциональных возможностей предлагаемого счетчика и адаптированной по форматам хранения информации к обслуживанию предлагаемого счетчика;
- посредством ПДУ 32 произвести запись информации из микроконтроллера 33 ПДУ в АСКУЭ посредством кнопки 46 на ПДУ 32. На экране дисплея АСКУЭ автоматически отображаются данные абонента и красным цветом будет отображена информация о несанкционированном доступе к элементам и узлам счетчика (дата, время, показания счетчика);
- потребителю произвести оплату за энергопотребление с учетом штрафных санкций за несанкционированный подступ, в соответствии с соглашением на поставку электроэнергии. После чего оператор АСКУЭ производит запись в микроконтроллер 33 ПДУ кода оплаты, количества оплаченной электроэнергии и кода разрешения повторного подключения потребителя к сети, посредством кнопки 47 на ПДУ 32;
- потребитель производит запись данных с ПДУ 32 в счетчик, посредством кнопки 45 на ПДУ 32, после окончания записи данных в счетчик на ПДУ 32 загорается светодиод 49 зеленого цвета, а устройство звуковой сигнализации 30 формирует прерывистый звуковой сигнал, что говорит об окончании процесса записи информации с ПДУ 32 в счетчик. Микропроцессор 1 проверяет наличие соответствующих разрешительных кодов и производит подключение нагрузки к сети, при этом производится сравнение количества оплаченной и текущей электроэнергии. Определяется остаток неоплаченной электроэнергии, этот остаток сохраняется в блоке памяти 31 как начальное значение для ведения учета по данному абоненту и отображается на ЖКИ 27.
Потребитель может быть автоматически отключен от сети при коротко замыкании в цепи нагрузки, а также при превышении установленного лимита энергопотребления данным абонентом. Обратное подключение в этих случаях производится посредством нажатии кнопки 43 на ПДУ 32 течение 5 секунд.
Использование устройства управления нагрузкой 8 и дистанционного управления счетчиком по радиоканалу позволит индивидуализировать режим энергопотребления каждым абонентом, повысить достоверность обмена учетной информацией с счетчиком и АСКУЭ, организовать электронные платежи, а также способствует улучшению эксплуатационных характеристик счетчика, исключает влияние человеческого фактора на процесс учета энергопотребления и платежей.
Обмен данными между счетчиком и АСКУЭ может производиться одновременно по двум интерфейсам связи в различных вариантах: по радиоканалу 23 + PLC-модему 19 или радиоканалу 23 + RS-485 28 или PLC-модему 19 + RS-485 28 или GSM-модему 21 в сочетании с любым другим из перечисленных интерфейсом. Это продиктовано тем, что все интерфейсы связи имеют свои недостатки, повержены помехам, сбоям и т.д., следовательно, целесообразно обмен данными производить одновременно по двум интерфейсам связи и на приемном пункте АСКУЭ сравнивать данные, полученные по разным интерфейсам связи, а при их несовпадении производить повторный опрос счетчика. Такой подход позволяет существенно расширить возможности интеграции счетчика в АСКУЭ, повысит надежность линий связи и достоверность учетных данных.
Наличие устройства обмена данными между счетчиком и АСКУЭ в виде ПДУ 32 с расширенными (в отличие от прототипа) возможностями, который служит не только для организации электронных платежей за энергопотребление, но и используется для выполнения ряда задач по настройке и дистанционному управлению обменом информации в системе «счетчик - ПДУ - АСКУЭ», способствует улучшению эксплуатационных характеристик счетчика, исключает влияние человеческого фактора на процесс учета энергопотребления и платежей.
Изготовление предлагаемого счетчика не требует значительных капитальных финансовых вложений. Его производство может быть налажено на имеющихся производственных площадях с использованием универсального оборудования и широко известных и общедоступных комплектующих изделий. При этом на существующем в настоящее время рынке сбыта устройств учета и контроля потребления электрической энергии имеется большой спрос на цифровые счетчики с достигаемыми при реализации полезной модели характеристиками.
1. Цифровой счетчик электрической энергии с функциями обмена данными между счетчиком и автоматизированной системой коммерческого учета электроэнергии и организации платежей за энергопотребление, а также защиты от перегрузки сети и от несанкционированного доступа к его элементам и узлам, содержащий микропроцессор, датчик напряжения сети, блок памяти, программируемые часы реального времени, жидкокристаллический индикатор, звуковую сигнализацию и адаптер последовательного проводного связного интерфейса RS-485, отличающийся тем, что он выполнен с возможностью одновременного учета энергопотребления n-числа абонентов при обеспечении расширенной беспроводной связи с автоматизированными системами коммерческого учета электроэнергии посредством встроенных в него беспроводных связных интерфейсов в виде: GSM-модема с антенной и работающего по стандарту ZigBeeÒ/IEEE 802.15.4 радиоканала с антенной, входы/выходы которых подключены к микропроцессору; и PLC-модема, работающего по протоколу Data link или Free MODBUS, первый вход/выход которого подключен к микропроцессору, а второй вход/выход через устройство согласования подключен к сети обмена данными с автоматизированной системой коммерческого учета электроэнергии; и по числу обслуживаемых абонентов включает в себя комплект встроенных измерительных блоков, каждый из которых подключен к микропроцессору счетчика через адаптер SPI и выполнен с возможностью функционировать с индивидуальным радиобрелком, предназначенным для управления счетчиком при первичном подключении счетчика и/или его отдельного измерительного блока к автоматизированной системе коммерческого учета электроэнергии, программировании часов реального времени счетчика, внештатном отключении нагрузки и последующем ее подключении, просмотре архива и обмена данными конкретного абонента, для использования его в качестве средства организации электронных платежей за энергопотребление конкретного абонента и/или электронной квитанции; и/или в качестве дополнительного беспроводного интерфейса связи с автоматизированной системой коммерческого учета электроэнергии.
2. Счетчик по п. 1, отличающийся тем, что каждый из встроенных в счетчик измерительных блоков включает в себя устройство измерения и преобразования мощности по прямой цепи и элемент индикации контроля его работы и устройство измерения и преобразования мощности по обратной цепи, датчики тока по прямой и обратной цепям сетевого напряжения, выходами подключенные к первым входам соответствующих устройств измерения и преобразования мощности, устройство управления нагрузкой с элементом индикации состояния нагрузки, устройство калибровки напряжения сети, вход которого соединен с выходом датчика напряжения сети, причем выход устройства измерения и преобразования мощности по прямой цепи является поверочным выходом абонентского блока и подключен к входу элемента индикации и совместно с выходом устройства измерения и преобразования мощности обратной цепи подключен к микропроцессору счетчика, управляющий вход которого также подключен к этому микропроцессору.
