Счетчик электрической энергии

Полезная модель относится к электроизмерительной технике и может быть использована для измерения электрической энергии (ЭЭ). Для сокращения стоимости учета ЭЭ при одновременном ее учете во многих точках, в счетчик ЭЭ, содержащий три единых конструктивных модуля тока (ЕКМТ), входы которых включены в рассечку фазных проводов последовательно с нагрузкой, а выходы посредством проводов связи соединены с соответствующими токовыми входами измерительного блока. Три датчика напряжения, соединенные по входу с соответствующими фазными проводами и нулевым проводом, а по выходу соединены с соответствующими входами напряжения измерительного блока, цифровые входы-выходы которого связаны с цифровыми входами-выходами контроллера, другие цифровые входы-выходы и выходы которого соединены с цифровыми входами-выходами и входами блока вспомогательных узлов, который связан с фазными проводами, нулевым проводом и имеет цифровые входы-выходы для связи с внешней средой, введены дополнительные ЕКМТ по числу дополнительных точек учета ЭЭ со своими линиями связи и дополнительный измерительный блок, входы напряжения которого связаны с соответствующими выходами датчиков напряжения, а его цифровые входы-выходы соединены с цифровыми входами-выходами контроллера, при этом токовые входы дополнительного измерительного блока через линии связи соединены с соответствующими выходами дополнительных ЕКМТ, по входу включенных в рассечку соответствующих фазных проводов последовательно с нагрузкой в дополнительных точках учета ЭЭ.

Предлагаемая полезная модель относится к электроизмерительной технике и может быть использована для измерения электрической энергии (ЭЭ).

Известен счетчик электрической энергии, позволяющий работать с большими токами в нагрузке (Счетчики электрической энергии трехфазные серии NP5. Техническое описание и руководство по эксплуатации ADDM. 410001.102, ООО «Матрица», рис.2.1.в, рис.4.3.e, d), в токовой цепи которого включен трансформатор тока (по одному на каждую фазу А, В, С), вторичная обмотка которого подключена к токовым входам (current) измерительного блока (metering part), а первичные обмотки подключены через соединительные провода к вторичным обмоткам соответствующих измерительных трансформаторов тока, первичные обмотки которых включены в рассечку фазных проводов последовательно с нагрузкой. Кроме того, на входы напряжения (voltage) измерительного блока счетчика присоединены три (по числу фаз А, В, С) выхода датчиков напряжения (резистивные делители напряжения), а выходы делителей напряжения (ДН) подсоединены к соответствующим фазным проводам и нулевому проводу. С другой стороны цифровые входы-выходы измерительного блока связаны с соответствующими входами-выходами контроллера (controller), цифровые входы-выходы, выходы, которого соединены с блоком вспомогательных узлов счетчика.

Однако такое построение цепи счетчика, а именно: измерительный трансформатор тока (ИТТ) - соединительные провода - датчик тока (трансформатор тока), что является традиционным для трансформаторных по току счетчиков, приводит к росту сопротивления нагрузки во вторичной цепи ИТТ за счет соединительных проводов, т.к. расстояние от ИТТ до счетчика может составлять несколько десятков метров. Как следует из (В.О.Арутюнов. Электрические измерительные приборы и измерения. ГЭИ М.Л. 1958. 632 стр., формулы: 15-7 и последняя на стр.323) угловая погрешность ИТТ тем больше, чем больше сопротивление нагрузки во вторичной цепи. Таким образом, большая погрешность является главным недостатком рассматриваемого счетчика.

Кроме того, известен счетчик ЭЭ (Патент на полезную модель 94348 «СЧЕТЧИК ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ С ВЫНОСНЫМИ ДАТЧИКАМИ ТОКА»), являющийся прототипом. Счетчик электрической энергии с выносными датчиками тока, содержащий датчики тока, провода связи, три измерительных трансформатора тока, первичные обмотки которых включены в рассечку фазных проводов последовательно с нагрузкой, три датчика напряжения, соединенные по входу с соответствующими фазными проводами и нулевым проводом, а по выходу присоединены к соответствующим входам напряжения измерительного блока (ИБ) счетчика. Цифровые входы-выходы ИБ связаны с цифровыми входами-выходами контроллера, другие цифровые входы-выходы и выходы, которого соединены с цифровыми входами-выходами и входами блока вспомогательных узлов счетчика. Входы напряжения счетчика связаны с фазными проводами и нулевым проводом, кроме того, счетчик имеет цифровые входы-выходы для связи с внешней средой. Датчики тока счетчика размещены непосредственно на выходе соответствующих измерительных трансформаторов, тока, образуя вместе с друг другом единый конструктивный модуль тока (ЕКМТ), а провода связи соединяют выходы датчиков тока с соответствующими токовыми входами измерительного блока счетчика.

Однако такое построение счетчика при большом количестве дополнительных точек трехфазового учета ЭЭ, что имеет место, например, на трансформаторной подстанции (ТП), где точек учета может быть 4-5 и более, в зависимости от отходящих фидеров ТП, приводит к увеличению числа счетчиков ЭЭ и, следовательно, ведет к увеличение стоимости учета электрической энергии.

Задачей полезной модели является сокращение стоимости учета электрической энергии, в случае одновременного ее учета во многих точках.

Поставленная задача достигается тем, что в счетчик электрической энергии, содержащий три единых конструктивных модуля тока, входы которых включены в рассечку фазных проводов последовательно с нагрузкой, а выходы посредством проводов связи соединены с соответствующими токовыми входами измерительного блока, три датчика напряжения, соединенные по входу с соответствующими фазными проводами и нулевым проводом, а по выходу соединены с соответствующими входами напряжения измерительного блока, цифровые входы-выходы которого связаны с цифровыми входами-выходами контроллера, другие цифровые входы-выходы и выходы которого соединены с цифровыми входами-выходами и входами блока вспомогательных узлов, который связан с фазными проводами, нулевым проводом, и имеет цифровые входы-выходы для связи с внешней средой. В него введены дополнительные единые конструктивные модули тока по числу дополнительных точек учета электрической энергии со своими линиями связи и дополнительный измерительный блок, входы напряжения которого связаны с соответствующими выходами датчиков напряжения, а его цифровые входы-выходы соединены с цифровыми входами-выходами контроллера, при этом токовые входы дополнительного измерительного блока через линии связи соединены с соответствующими выходами дополнительных единых конструктивных модулей тока, по входу включенных в рассечку соответствующих фазных проводов последовательно с нагрузкой в дополнительных точках учета электрической энергии.

На фиг.1 приведена функциональная схема предлагаемого счетчика электрической энергии, а на фиг.2 изображена функциональная схема единого конструктивного модуля тока.

Счетчик (фиг.1) содержит:

измерительный блок 1;

контроллер 2;

блок вспомогательных узлов 3;

дополнительный измерительный блок 4;

датчики напряжения (ДН) 5, 6 и 7;

Единые конструктивные модули тока (ЕКМТ) и соответствующие им линии связи (Л): 8 и 9; 10 и 11; 12 и 13; 14 и 15; 16 и 17; N+2 и N+3; N+4 и N+5. Измерительные блоки счетчика 1 и 4 по входам напряжения соединены с выходами датчиков напряжения 5, 6, 7, входы которых связаны с фазными проводами и нулевым проводом. Токовые входы измерительных блоков 1 и 4 соединены через линии связи 9, 11,, N+5 с выходами ЕКМТ 8, 10, 12,, N+4, входы которых включены в рассечку фазных проводов последовательно с нагрузкой. Цифровые входы-выходы блоков 1 и 4 соединены с цифровыми входами-выходами контроллера 2. Другие его цифровые входы-выходы и выходы соединены с цифровыми входами-выходами и входами блока вспомогательных узлов счетчика 3, который имеет цифровой вход-выход для связи с внешней средой и связан фазными проводами и нулевым проводом.

Измерительный блок 1 и дополнительный измерительный блок 4 выполнены в виде масштабирующих преобразователей (усилителей резисторов и т.п.), стоящих в цепях тока и напряжения, а также аналого-цифровых преобразователях и коммутаторах, управляемых контроллером 2. Блок вспомогательных узлов 3 содержит блок питания, устройство индикации, интерфейсные устройства и пр.. Датчики напряжения 5, 6, 7 могут быть выполнены, например, в виде резистивных делителей напряжения. Единые конструктивные модули тока (ЕКМТ) 8, 10, N+4, могут выполняться в виде (фиг.2) измерительного трансформатора тока (ИТТ), первичная обмотка которого включается в рассечку фазного провода последовательно с нагрузкой, а вторичная обмотка связана с входом датчика тока (ДТ), например, трансформатором тока, выход которого подключен к линии связи 9, 11,

Линии 9, 11, 13, N+5 связи между ЕКМТ 8,, N+4 и токовыми входами измерительных блоков 2 и 4 могут быть выполнены в виде проводников, например, из медного провода.

Предлагаемый счетчик работает следующим образом. С помощью ЕКМТ (8, 10,, N+4) входные фазовые токи преобразуемый в меньший ток и по линиям связи (9, 11, N+5) подаются на токовые входы измерительных блоков 1 и 4. Делители напряжения ДН 5, 6, 7 осуществляют масштабное преобразование фазных напряжений в напряжения низкого уровня, которые подается на входы напряжения измерительных блоков 1 и 4.

В этих блоках 1 и 4 осуществляется преобразование в код мгновенных значений токов и напряжений, их передача на контроллер 2 и обработка для получения значения активной и реактивной (при необходимости) электроэнергии по каждой точке учета, а также других параметров токов и напряжений (среднеквадратичное значение, частота, фаза между токами и напряжениями и т.д.) Кроме того, контроллер управляет устройством индикации счетчика, интерфейсными устройствами и другими устройствами, находящимися в блоке вспомогательных узлов счетчика.

Введение в счетчик дополнительного измерительного блока 4, дополнительных ЕКМТ (14, 16, 18 N, N+2, N+4) и соответствующих линий связи (15, 17, 19, N+1, N+3, N+5) дает существенное сокращение аппаратной части счетчика, когда учет ЭЭ ведется во многих точках одновременно, что в целом уменьшает стоимость учета ЭЭ. Например, замена пяти отдельных счетчиков с выносными датчиками тока на один счетчик приводит к следующему сокращению аппаратных средств учета: во-первых, вместо пяти источников питания используется один; во-вторых, вместо пятнадцати датчиков напряжения используется три; в-третьих, вместо пяти контроллеров используется один; в-четвертых, вместо пяти комплектов вспомогательных узлов используется один, в-пятых, вместо пяти отчетных устройств используется одно отчетное устройство; в-шестых, вместо пяти корпусов используется один корпус, при этом все положительные качества счетчика с выносными датчиками тока сохраняются: малая погрешность и широкий диапазон измеряемой входной мощности. Очевидно, что сокращение аппаратной части приборов учета приводит к уменьшению их стоимости.

Счетчик электрической энергии, содержащий три единых конструктивных модуля тока, входы которых включены в рассечку фазных проводов последовательно с нагрузкой, а выходы посредством проводов связи соединены с соответствующими токовыми входами измерительного блока, три датчика напряжения, соединенные по входу с соответствующими фазными проводами и нулевым проводом, а по выходу соединены с соответствующими входами напряжения измерительного блока, цифровые входы-выходы которого связаны с цифровыми входами-выходами контроллера, другие цифровые входы-выходы и выходы которого соединены с цифровыми входами-выходами и входами блока вспомогательных узлов, который связан с фазными проводами, нулевым проводом и имеет цифровые входы-выходы для связи с внешней средой, отличающийся тем, что в него введены дополнительные единые конструктивные модули тока по числу дополнительных точек учета электрической энергии со своими линиями связи и дополнительный измерительный блок, входы напряжения которого связаны с соответствующими выходами датчиков напряжения, а его цифровые входы-выходы соединены с цифровыми входами-выходами контроллера, при этом токовые входы дополнительного измерительного блока через линии связи соединены с соответствующими выходами дополнительных единых конструктивных модулей тока, по входу включенных в рассечку соответствующих фазных проводов последовательно с нагрузкой в дополнительных точках учета электрической энергии, соединены с соответствующими выходами дополнительных единых конструктивных модулей тока, по входу включенных в рассечку соответствующих фазных проводов последовательно с нагрузкой в дополнительных точках учета электрической энергии.