Устройство для автоматического учёта электроэнергии, потребляемой транспортным средством и параметров работы электрической и информационной сетей

Авторы патента:

Полезная модель относится к области учета потребляемой электроэнергии и предназначена для использования на транспортном средстве в составе измерительного комплекса автоматизированного учета электроэнергии и параметров работы транспортных средств. Технический результат заключается в возможности автоматически в режиме реального времени собирать, обрабатывать и передавать информацию о значениях потребленной электроэнергии и типе электрической сети, текущих значениях силы тока и напряжения, моментальных значениях потребленной и рекуперированной электроэнергии, расчетных энергетических параметрах и других параметрах электрической сети, скорости и географических координатах транспортного средства, дополнительной информации о конфигурации информационной сети на удаленный сервер единой системы мониторинга. Устройство для автоматического учета электроэнергии потребляемой транспортным средством содержит счетчик электроэнергии, подключаемый к электрической сети транспортного средства. К выходу счетчика электроэнергии подключен информационный вход блока энергонезависимой памяти. Выход последнего подключен к блоку мобильной связи, имеющему совмещенную ОЗМ и ОР5/ГЛОНАСС антенну, а управляющий вход связан с выходом процессора блока мобильной связи.

В частности, устройство может быть использовано на железнодорожном транспорте и устанавливаться на электровозах постоянного и переменного тока, пассажирских и багажных вагонов, на других железнодорожных транспортных средствах; на подвижных единицах городского общественного транспорта: вагоны метро, трамваи и троллейбусы.

Существующие системы учета электроэнергии представляют собой отдельно стоящие приборы учета с индикатором и различным набором интерфейсов. Они предназначены для сбора параметров электрической сети и значений потребленной электроэнергии, расчета энергетических параметров и хранения накопленной и расчетной информации по временным интервалам. Существующие системы учета, позволяют оператору считывать расчетные и накопленные значения визуально на дисплее системы учета, с помощью команд вводимых с клавиатуры, а так же автоматически передавать их с помощью различных коммуникационных каналов (проводных RS 485, RS 232 и беспроводных IrDA). Пример такого решения представлен в патенте 2251117, МПК: G01R 21/133, опубл. 27.04.2005 г. «Устройство сбора и передачи данных»

Недостатком устройства, описанного в патенте 2251117, МПК: G01R 21/133, опубл. 27.04.2005 г. является сложность и трудоемкость использования данного устройства на подвижном железнодорожном и городском транспорте, так проводные интерфейсы RS 485, RS 232 и беспроводной интерфейс IrDA в данном случае не позволяют организовать автоматическую передачу накопленной и расчетной информации на удаленный сервер в головной офис эксплуатирующей компании.

В настоящее время существуют технические решения систем сбора данных с возможностью передачи информации с приборов учета на удаленный сервер с использованием беспроводных GSM сетей (телефонные сети общего пользования). Пример такого технического решения представлен в патенте 2314542, МПК G01R 22/00, опубл. 10.01.2008 г. «Система дистанционного сбора данных о потреблении электрической энергии и дистанционного управления распределительными пользовательскими пунктами, так же и бытового типа». Использование в данной системе беспроводных GSM сетей (телефонная сеть общего пользования) для передачи информации на центральный сервер позволяет применить данное техническое решение на подвижном железнодорожном и городском транспорте.

Недостатком системы, описанной в патенте 2314542, МПК G01R 22/00, опубл. 10.01.2008 г. является отсутствие информации о местоположении потребителя электроэнергии (подвижного транспортного средства), что является необходимым при осуществлении работ по учету электроэнергии на транспортном средстве, в особенности на железнодорожном транспортном средстве, обращающемся на больших расстояниях что затрудняет контроль над расходом электроэнергии. Таким образом, информация о координатах месторасположения транспортного средства, источника питающего напряжения и поставщика электроэнергии является весьма актуальной в особенности для пассажирских вагонов при смене локомотива, смене рода питающего напряжения: контактная сеть постоянного или переменного тока с номинальным значением питающего напряжения 3000 В или стационарный источник питания в депо с номинальным значением питающего напряжения 3000 В (все вышеперечисленное - подразумевает при этом смену поставщика электроэнергии, что необходимо для автоматизированного проведения взаиморасчетов между поставщиком и потребителем).

Известно устройство для автоматического учета электроэнергии потребляемой транспортным средством и параметров работы электрической и информационной сетей, содержащее счетчик электроэнергии, подключаемый к электрической сети транспортного средства, блок энергонезависимой памяти, информационный вход которого подключен к выходу счетчика электроэнергии, блок мобильной связи (патент на полезную модель 97829, МПК G01R 11/54, опубл. 20.09.2010). Целью данной полезной модели является обеспечение учета электроэнергии на подвижном составе постоянного и переменного тока с помощью универсального счетчика электрической энергии, повышенная прочность изоляции для прямого подключения к высоковольтному фидеру, наличие возможности определения местоположения локомотива с помощью системы GPS/ГЛОНАСС и возможность регистрации электроэнергии с учетом тарифных зон, наличие интерфейсов для дистанционного считывания показаний счетчика. Однако передача стационарным и поездным устройствам сбора и подготовки данных осуществляется по запросу с помощью различных модулей связи (в том числе модуля сотовой связи).

Наиболее близкой к предлагаемой полезной модели является полезная модель универсального электронного счетчика для учета электрической энергии на электроподвижном составе постоянного и переменного тока, предназначенная для установки на электровозах (патент на полезную модель 97829 МПК G01R 11/00 B60L 3/00 опубликованное 20.09.2010 г.) Указанная полезная модель представляет собой счетчик электроэнергии, состоящий из модуля первичной обработки информации (МПОИ) соединенный по волоконно-оптической линии связи (ВОЛС) с модулем вторичной обработки информации (МВОИ), который в свою очередь по интерфейсу подключен к модулям радиосвязи УКВ, сотовой связи GPRS и GPS/ГЛОНАСС. Сигналы от датчиков тока и напряжения поступают в МПОИ, который преобразует их в соответствующие цифровые сигналы и передает по ВОЛС в МВОИ для дальнейшей обработки, архивации, регистрации, вывода на цифровой дисплей и передачи на стационарные устройства сбора данных. С помощью модуля GPS/ГЛОНАСС определяется время и месторасположение транспортного средства, что позволяет производить учет электроэнергии с учетом временных и тарифных зон. Счетчик имеет два различных алгоритма, по которым ведется учет электроэнергии. По каналу измерения тока счетчик подключается к измерительному трансформатору тока в случае работы с переменным током, или к токовому шунту в случае работы с постоянным током. К недостаткам данного устройства относится невозможность автоматического в режиме реального времени измерения, накапливания и передачи информации о потребленной и рекуперированной электроэнергии в цепях постоянного и переменного тока и другой диагностической информации о состоянии электрической и информационной сетей транспортного средства.

Технический результат, на достижение которого направлена предлагаемая полезная модель заключается в обеспечении не только автоматического в режиме реального времени сбора и обработки, но и передачи информации о значениях потребленной электроэнергии и типе электрической сети, текущих значениях силы тока и напряжения, моментальных значениях потребленной и рекуперированной электроэнергии, расчетных энергетических параметрах и других параметрах электрической сети, скорости и географических координатах транспортного средства, дополнительной информации о конфигурации информационной сети на удаленный сервер единой системы мониторинга.

Для этого в устройстве для автоматического учета электроэнергии потребляемой транспортным средством и параметров работы электрической и информационной сетей, содержащем подключаемый к электрической сети транспортного средства счетчик электроэнергии со встроенной энергонезависимой памятью для накопления информации о потребленной электроэнергии и другой блок энергонезависимой памяти, выход которого подключен к блоку мобильной связи, имеющему совмещенную GSM и GPS/ГЛОНАСС антенну, а управляющий вход связан с выходом процессора блока мобильной связи, обрабатывающего указанную информацию в случае отсутствия покрытия мобильной связью зоны местонахождения транспортного средства, сохранения ее в энергонезависимой памяти блока мобильной связи и передачи ее при возобновлении зоны покрытия мобильной связи.

Информация о потребленной электроэнергии и типе электрической сети накапливается в энергонезависимой памяти счетчика (7). Информация о текущих значениях силы тока и напряжения, моментальных значениях потребленной и рекуперированной электроэнергии, расчетных энергетических параметрах и других параметрах электрической сети, скорости и географических координатах транспортного средства, дополнительная информация о конфигурации информационной сети обрабатывается процессором блока мобильной связи (9) и накапливается в связанной с ним энергонезависимой памяти, При возобновлении зоны покрытия мобильной связи (наличие устойчивого сигнала мобильной сети), процессор блока мобильной связи (9) дает команду на передачу информации накопленной в энергонезависимой памяти блока мобильной связи и счетчика электроэнергии на удаленный сервер. Так же эта

информация может быть получена по запросу с удаленного сервера единой системы мониторинга.

В отличие от устройства, по патенту на полезную модель 97829 МПК G01R 11/00 B60L3/00 опубликованное 20.09.2010 г. предлагаемая полезная модель измерительного комплекса учета электроэнергии оснащена счетчиком электроэнергии (7) со встроенной энергонезависимой памятью, блоком мобильной связи (9) со встроенным GPS/ГЛОНАСС модулями и процессором и блоком энергонезависимой памяти. Применение счетчика электроэнергии с энергонезависимой памятью, блока мобильной связи со встроенным процессором и блоком энергонезависимой памяти, GPS/ГЛОНАСС модулем позволяет автоматически в режиме реального времени собирать, обрабатывать и передавать информацию о значениях потребленной электроэнергии и типе электрической сети, текущих значениях силы тока и напряжения, моментальных значениях потребленной и рекуперированной электроэнергии, расчетных энергетических параметрах и других параметрах электрической сети, скорости и географических координатах транспортного средства, дополнительной информации о конфигурации информационной сети на удаленный сервер единой системы мониторинга.

Структурная схема измерительного комплекса автоматического учета электроэнергии и параметров работы электрической сети представлена на Рис. 1. Поставщик электроэнергии (1) через контактную электрическую сеть (2) подает электропитание в высоковольтную сеть (4) транспортного средства (2) питая потребители (3) транспортного средства (электровоз, вагон, троллейбус, трамвай и т.п.). Транспортное средство для учета электроэнергии оборудуется измерительным комплексом (6) в следующем составе: устройство для автоматического учета электроэнергии потребляемой транспортным средством, содержащее счетчик (7) со встроенной энергонезависимой памятью и блок мобильной связи (9) связанный с блоком энергонезависимой памяти (16), который может встраиваться в блок мобильной связи (9), процессором и совмещенной GSM и GPS/ГЛОНАСС антенной (15), шунт (8) связанный со счетчиком (7), и индикатор (10) (поставляется опционально, по требованию заказчика). Измерительный комплекс, используя устройство для автоматического учета электроэнергии потребляемой транспортным средством, содержащее счетчик электроэнергии и блок реального времени собирает, обрабатывает и передает информацию о значениях потребленной электроэнергии и типе электрической сети, текущих значениях силы тока и напряжения, моментальных значениях потребленной и рекуперированной электроэнергии, расчетных энергетических параметрах и других параметрах электрической сети, скорости и географических координатах транспортного средства, дополнительную информации о конфигурации информационной сети на удаленный сервер (12) единой системы мониторинга (13). В случае отсутствия покрытия мобильной связью зоны местонахождения вагона, информация о потребленной электроэнергии накапливается во внутренней энергонезависимой памяти счетчика (7), информация о типе электрической сети, текущих значениях силы тока и напряжения, моментальных значениях потребленной и рекуперированной электроэнергии, расчетных энергетических параметрах и других параметрах электрической сети, скорости и географических координатах транспортного средства, дополнительная информация о конфигурации информационной сети обрабатывается процессором блока мобильной связи (9) и сохраняется во внутренней энергонезависимой памяти блока мобильной связи (9). При возобновлении зоны покрытия мобильной связи (наличие устойчивого сигнала

мобильной сети), процессор блока мобильной связи (9) дает команду на передачу информации накопленной в энергонезависимой памяти блока мобильной связи и счетчика электроэнергии на удаленный сервер. Так же эта информация может быть получена по запросу с удаленного сервера (12) единой системы мониторинга (13).

При необходимости визуального контроля и считывания оператором данных передаваемых измерительным комплексом он может оборудоваться отдельным индикатором (10), подключаемым к счетчику (7) и блоку мобильной связи (9) через информационную сеть (14).

Устройство для автоматического учёта электроэнергии, потребляемой транспортным средством и параметров работы электрической и информационной сетей, содержащее подключаемый к электрической сети транспортного средства счётчик электроэнергии со встроенной энергонезависимой памятью для накопления информации о потреблённой электроэнергии и другой блок энергонезависимой памяти, выход которого подключён к блоку мобильной связи, имеющему совмещённую GSM и GPS/ГЛОНАСС антенну, а управляющий вход связан с выходом процессора блока мобильной связи, обрабатывающего указанную информацию в случае отсутствия покрытия мобильной связью зоны местонахождения транспортного средства, с возможностью сохранения её в энергонезависимой памяти блока мобильной связи и передачи её при возобновлении зоны покрытия мобильной связи.