Счетчик электрической энергии

Авторы патента:

G01R22 - Устройства для измерения интеграла электрической мощности или тока по времени, например электронными способами (электромеханические устройства G01R 11/00; контроль расхода электроэнергии на транспортных средствах с электротягой B60L 3/00)

Полезная модель относится к электроизмерительной технике и может быть использована для измерения электрической энергии в однофазных и трехфазных цепях переменного тока в различных отраслях народного хозяйства, а также для дистанционного управления энергоустановками, в автоматизированных системах учета электроэнергии и системах телеуправления энергоустановками. Счетчик электрической энергии содержит блоки датчиков напряжения и тока, измерительный блок, микроконтроллер, порты ввода-вывода, блок индикации, блок кнопок управления, энергонезависимую память, имеющую регистр для хранения параметра коррекции постоянного инструментального фазового сдвига между током и напряжением, регистр, позволяющий увеличить объем хранимой информации о потреблении электроэнергии за предыдущие периоды, термонезависимые часы реального времени, двухвходовый источник питания, блок беспроводной связи, позволяющий построить локальную сеть связи между счетчиками, расположенными в пределах одного энергообъекта, а также блок входов телесигнализации для подключения к дискретным датчикам энергоустановки и блок выходов телеуправления, для подключения к цепям управления коммутационного устройства энергоустановки. Технический результат, заключающийся в расширении функциональных возможностей счетчика, достигается за счет введения в состав счетчика блока входов телесигнализации и блока выходов телеуправления, что в конечном итоге позволяет снизить общую стоимость оборудования комплекса энергоустановок за счет исключения контроллера телемеханики, источника питания для него, а также шкафа для их размещения. 1 илл.

Известен счетчик электрической энергии, приведенный в описании к патенту РФ 2298192, кл. МПК G01R 11/00, опубл. 27.04.2007, содержащий микропроцессор, с набором программируемых таймеров и часами реального времени с питанием от автономного источника, узлом контроля уровня напряжения, вход которого связан с блоком питания, а выход - с микропроцессором, и блоком защиты, содержащий ключ для отключения нагрузки.

Известен электронный счетчик электрической энергии, приведенный в описании к патенту США 6,611,134, кл. НПК 324/74, кл. МПК G01R 11/32, опубл. 26.08.2003, содержащий микропроцессор, датчики тока, датчики напряжения, преобразователь, порты ввода-вывода информации, устройство отображения, клавиатуру, соединенные с микропроцессором.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому решению является счетчик электрической энергии, приведенный в описании полезной модели (заявка 2010136878, приоритет от 02.09.2010, решение о выдаче патента от 18.10.2010), содержащий блоки датчиков напряжения и тока, подключенные к соответствующим входам измерительного блока, выход которого и другой вход соединены соответственно с входом и выходом микроконтроллера, к другим входам и выходам которого подключены порты ввода-вывода, блок индикации, кнопки управления, энергонезависимая память, имеющая регистр для хранения параметра коррекции постоянного инструментального фазового сдвига между током и напряжением, а также дополнительный регистр, позволяющий увеличить объем хранимой информации о потреблении электроэнергии за предыдущие периоды, термонезависимые часы реального времени, позволяющие исключить влияние температуры на погрешность определения времени, источник питания с двумя входами, один вход которого подключен к входному сигналу напряжения, являющемуся одновременно напряжением питания, а другой подключен к источнику резервного питания и обеспечивает работоспособность счетчика при пропадании или снижении ниже нормы входного напряжения, блок беспроводной связи, позволяющий построить локальную сеть связи между счетчиками, расположенными в пределах одного энергообъекта, а также модем сотовой связи, позволяющий подключить счетчик к глобальной вычислительной сети предприятия, входы и выходы которых соединены с соответствующими выходами и входами микроконтроллера.

Описанные счетчики имеют недостаток, заключающийся в том, что в них слабо развиты функции дистанционного управления и контроля энергоустановки.

В энергосистемах обычно используются счетчики для автоматизированных систем (АС) учета электроэнергии и контроллеры телемеханики для АС дистанционного управления и контроля состояния энергоустановок.

При создании предлагаемой полезной модели стояла задача разработки счетчика электрической энергии, позволяющего построить автоматизированную систему учета, контроля и управления энергоустановками, построенную на одних и тех же приборах.

Поставленная задача решается за счет того, что в состав счетчика электрической энергии, содержащий блоки датчиков напряжения и тока, подключенные к соответствующим входам измерительного блока, выход которого и другой вход соединены соответственно с входом и выходом микроконтроллера, к другим входам и выходам которого подключены порты ввода-вывода, блок индикации, кнопки управления, энергонезависимая память, имеющая регистр для хранения параметра коррекции постоянного инструментального фазового сдвига между током и напряжением, а также дополнительный регистр, позволяющий увеличить объем хранимой информации о потреблении электроэнергии за предыдущие периоды, термонезависимые часы реального времени, позволяющие исключить влияние температуры на погрешность определения времени, источник питания с двумя входами, один вход которого подключен к входному сигналу напряжения, являющемуся одновременно напряжением питания, а другой подключен к источнику резервного питания и обеспечивает работоспособность счетчика при пропадании или снижении ниже нормы входного напряжения, блок беспроводной связи, позволяющий построить локальную сеть связи между счетчиками, расположенными в пределах одного энергообъекта, входы и выходы которого соединены с соответствующими выходами и входами микроконтроллера, введены:

- блок входов телесигнализации для подключения к дискретным датчикам энергоустановки;

- блок выходов телеуправления, для подключения к цепям управления коммутационного устройства энергоустановки.

Технический результат, заключающийся в возможности совмещения в одном приборе функции измерения параметров электроэнергии, а также контроля и управления энергоустановкой, достигается именно за счет введения новых элементов и их связей с другими блоками счетчика.

Полезная модель иллюстрируется чертежом, на котором представлена функциональная схема счетчика электрической энергии.

Предлагаемый счетчик, представленный на чертеже, содержит блок датчиков тока 1, блок датчиков напряжения 2, выходы которых подключены к соответствующим входам измерительного блока 3, двухвходовый источник питания 4, микроконтроллер 5, один из входов и один из выходов которого соединены с соответствующими выходом и входом измерительного блока 3, блок индикации 6, входом подключенный к другому соответствующему выходу микроконтроллера 5, энергонезависимую память 7, термонезависимые часы реального времени 8, порты ввода-вывода 9, своими входами и выходами подключенные к соответствующим выходам и входам микроконтроллера 5, один из входов которого подключен к выходу блока кнопок управления 10, блок беспроводной связи 11, блок входов телесигнализации 12, блок выходов телеуправления 13, своими входами и выходами подключенные к соответствующим выходам и входам микроконтроллера 5.

Предлагаемый счетчик электрической энергии работает следующим образом. Измеряемые сигналы напряжения и тока поступают на входы датчиков напряжения 2 и тока 1, с выходов которых они поступают на входы измерительного блока 3. Измерительный блок 3 производит аналого-цифровое преобразование и вычисляет необходимые параметры, которые периодически считывает микроконтроллер 5, хранит их в энергонезависимой памяти 7 и по запросу передает через порты ввода-вывода 9, либо через блок беспроводной связи 11. При поступлении команды на включение/отключение микроконтроллер 5 отрабатывает алгоритм включения/отключения энергоустановки, используя сигналы о ее текущем состоянии, поступающие через входы блока входов телесигнализации 12, и выдавая команды через выходы блока выходов телеуправления 13.

Введение блока входов телесигнализации и блока выходов телеуправления в состав счетчика позволяет снизить общую стоимость оборудования комплекса энергоустановок за счет исключения контроллера телемеханики, источника питания для него, а также шкафа для их размещения.

Счетчик электрической энергии, содержащий блоки датчиков напряжения и тока, подключенные к соответствующим входам измерительного блока, выход которого и другой вход соединены соответственно с входом и выходом микроконтроллера, к другим входам и выходам которого подключены порты ввода-вывода, блок индикации, кнопки управления, энергонезависимая память, имеющая регистр для хранения параметра коррекции постоянного инструментального фазового сдвига между током и напряжением, а также дополнительный регистр, позволяющий увеличить объем хранимой информации о потреблении электроэнергии за предыдущие периоды, термонезависимые часы реального времени, позволяющие исключить влияние температуры на погрешность определения времени, источник питания с двумя входами, один вход которого подключен к входному сигналу напряжения, являющемуся одновременно напряжением питания, а другой подключен к источнику резервного питания и обеспечивает работоспособность счетчика при пропадании или снижении ниже нормы входного напряжения, блок беспроводной связи, позволяющий построить локальную сеть связи между счетчиками, расположенными в пределах одного энергообъекта, входы и выходы которого соединены с соответствующими выходами и входами микроконтроллера, отличающийся тем, что в него введены блок входов телесигнализации для подключения к дискретным датчикам энергоустановки и блок выходов телеуправления для подключения к цепям управления коммутационного устройства энергоустановки.