Универсальное устройство предупреждения и оповещения о чрезвычайных ситуациях на объектах энергетики

 

Настоящие изобретение относится к области электроизмерительной техники, предупреждения и оповещения о чрезвычайных ситуациях на объектах энергетики, а именно, к модернизированным многофункциональным многотарифным приборам учета электрической энергии устанавливаемым без снятия напряжения и монтажа, предназначенным для оповещения дежурного персонала энергообъекта с целью недопущения развития чрезвычайных ситуаций, оперативного контроля параметров электрической энергии, технического учета электрической энергии, мощности и состояния электрической сети в системах электроснабжения на энергетических объектах, с возможностью передачи информации по радиоканалу. Универсальное устройство предупреждения и оповещения о чрезвычайных ситуациях на объектах энергетики, содержащее клеммную колодку, соединяющую блок питания и блок датчиков напряжения с питающей сетью, микроконтроллер, подключенный через аналого-цифровой преобразователь к блоку датчиков напряжения и соединенный с интерфейсом RS-485, предназначенный для подключения внешних устройств через предохранитель, оптическим портом, резервным источником питания встроенных в микроконтроллер часов, светодиодным индикатором работы устройства, блоком питания с разъемом для подключения питания внешних устройств, радиоблоком, запитанным от блока питания, разъемом для присоединения блока кнопок вызова диспетчера или службы спасения, блоком обработки звукового сигнала, запитанным от блока питания, с подключенными к нему разъемами для присоединения микрофона и динамика, энергонезависимой памятью, имеющей регистр памяти, содержащий географические координаты и оперативное наименования места установки устройства и регистр памяти, хранящий номера телефонов диспетчера и службы спасения, резервным источником питания (аккумуляторная батарея с возможностью замены), подключенным к блоку питания и питающим микроконтроллер, радиоблок и блок обработки звукового сигнала. Отличие состоит в том, что устройство дополнительно содержит разъем, для подключения токовых клещей, снимающих параметры с питающей сети и соединяющихся с ней посредством зажимных устройств с возможностью прокола изоляции, а энергонезависимая память содержится третий регистр памяти, с речевыми командами и звуковыми сигналами.

Настоящие изобретение относится к области электроизмерительной техники, предупреждения и оповещения о чрезвычайных ситуациях на объектах энергетики, а именно, к модернизированным многофункциональным многотарифным приборам учета электрической энергии устанавливаемым без снятия напряжения и монтажа, предназначенным для оповещения дежурного персонала энергообъекта с целью недопущения развития чрезвычайных ситуаций, оперативного контроля параметров электрической энергии, технического учета электрической энергии, мощности и состояния электрической сети в системах электроснабжения на энергетических объектах, с возможностью передачи информации по радиоканалу.

Известен ближайший аналог является счетчик электрической энергии МЕРКУРИЙ 230 ART2-PQCGSN (http://www.incotexcom.ru/m230artg.htm), содержащий: стандартный цифровой счетчик электрической энергии, управляющий микроконтроллер, совмещенный с модулем преобразования, устройство отображения информации (жидкокристаллический индикатор), источник питания, энергонезависимую память, телеметрический выход, последовательный интерфейс, а так же модуль считывания и передачи данных, включающий в себя: модем сотовой связи, считыватель SIM-карт и управляющий контроллер, в устройстве присутствует внутреннее питание интерфейсов.

Недостатки: устройство является стационарным. В качестве измерительных элементов в данном счетчике используются токовые трансформаторы. Недостатком этого типа измерительных приборов является необходимость производить долгий трудоемкий монтаж для их установки. Для производства монтажа необходимо рассекать токовые проводники, затем для работы электросчетчика, зажимать их в клеммную колодку, что влияет на появление большого количества переходных сопротивлений и может привести к нагреву. Устройство полностью недееспособно при отключении от электросети, отсутствует возможность сигнализации и оповещения дежурного персонала о полном отключении электроснабжения или превышении/понижении номинальных величин электрической энергии с указанием точного места нештатной ситуации, дорогая конструкция.

Наиболее близким по технологической сущности прототипом является мобильное устройство мониторинга и сигнализации состояния электрической сети (RU 123169 G01R 11/25, G01R 22/00), содержащее клеммную колодку, соединяющую блок питания и блок датчиков напряжения с зажимными устройствами, подключенными к питающей сети, микроконтроллер, подключенный через аналого-цифровой преобразователь к блоку датчиков напряжения и соединенный с интерфейсом RS-485, оптическим портом, резервным источником питания встроенных в микроконтроллер часов, светодиодным индикатором работы устройства, радиоблоком, соединенным с блоком питания и поддерживающим, но не ограничивающимся стандартами передачи данных GSM, CDMA и IEE 802.11, энергонезависимой памятью, имеющей дополнительный регистр памяти, содержащий географические координаты и оперативное наименование места установки устройства, блоком питания, и резервным источником питания (аккумуляторная батарея с возможностью замены), связанным с микроконтроллером и радиоблоком, отличается тем, что устройство дополнительно содержит подключенные к аналого-цифровому преобразователю токовые клещи с механическими замками, снимающие параметры с питающей сети.

Недостатками устройства являются отсутствие возможности сигнализации и речевого оповещения дежурного персонала на энергообъекте о развитии неблагоприятных условий. Устройство обладает малой универсальностью, так как отсутствует возможность его использования без токовых клещей. При необходимости установки устройства на кабель необходимо предварительно отключить электроустановку и зачистить изоляцию, только после этого установить зажимные устройства.

Задачей данной полезной модели является создание универсального устройства с возможностью установки на объект без отключения питания в сети, способного акустически уведомлять дежурный персонал энергообъекта о развитии нештатной ситуации.

Технический результат - создание универсального устройства, с возможностью установки на объект без отключения питания в сети, способного работать без датчиков тока, проводя анализ только качества напряжения, а так же, в отсутствии напряжения в сети, сообщать голосовыми командами о неполадках на энергообъекте через динамик.

Технический результат достигается тем, что устройство, содержащее клеммную колодку, соединяющую блок питания и блок датчиков напряжения с питающей сетью, микроконтроллер, подключенный через аналого-цифровой преобразователь к блоку датчиков напряжения и соединенный с интерфейсом RS 485, предназначенный для подключения внешних устройств, оптическим портом, резервным источником питания встроенных в микроконтроллер часов, светодиодным индикатором работы устройства, блоком питания с разъемом для подключения питания внешних устройств через предохранитель, радиоблоком, запитанным от блока питания, разъемом для присоединения блока кнопок вызова диспетчера или службы спасения, блоком обработки звукового сигнала, запитанным от блока питания, с подключенными к нему разъемами для присоединения микрофона и динамика, энергонезависимой памятью, имеющей регистр памяти, содержащий географические координаты и оперативное наименования места установки устройства и регистр памяти, хранящий номера телефонов диспетчера и службы спасения, резервным источником питания(аккумуляторная батарея с возможностью замены), подключенным к блоку питания и питающим микроконтроллер, радиоблок и блок обработки звукового сигнала дополнительно содержит разъем, для подключения токовых клещей, снимающих параметры с питающей сети и соединяющихся с ней посредством зажимных устройств с возможностью прокола изоляции, а энергонезависимая память содержится третий регистр памяти, с речевыми командами и звуковыми сигналами.

Такая конструкция позволяет устройству работать без датчиков тока, проводя анализ только качества напряжения, а так же, в отсутствии напряжения в сети, сообщать голосовыми командами о неполадках на энергообъекте через динамик.

По сравнению с прототипом заявляемая конструкция имеет отличительную особенность в совокупности элементов и их взаимном расположении.

Схема универсального устройства предупреждения и оповещения о чрезвычайных ситуациях на объектах энергетики показана на фиг.1. Устройство содержит блок датчиков напряжения 1, первичные обмотки которых подключены к питающей сети 2 зажимными устройствами с возможностью прокола изоляции 3 через клеммную колодку 4, при этом вторичные обмотки датчиков напряжения и токовых клещей с механическими замками 5 соединены через разъем 6 с аналого-цифровым преобразователем 7, который передает преобразованный сигнал микроконтроллеру 8, соединенному с энергонезависимой памятью 9 с дополнительным регистром памяти 10, 11, 12, резервным источником питания текущего времени 13, блоком обработки звукового сигнала 14 с подключенными разъемами микрофона 15 и динамика 16, разъема для подключения блока кнопок вызова 17, оптическим портом 18, служащим для считывания информации и программирования параметров пользователя, интерфейсом RS-485 19, который служит как для внешней связи с микроконтроллером 8, так и для подключения дополнительных датчиков (тепла, давления, скорости вращения) или внешнего дисплея, светодиодным индикатором работы 20, радиоблоком 21, передающим информацию по каналам радиосвязи в стандартах GSM, CDMA, IEE 802.11 но не ограничивающийся ими, и резервным источником питания 22 для обеспечения автономного режима работы. Питание микроконтроллера 8 и радиоблока 21 обеспечивает блок питания 23 основанный на понижающем трехфазном выпрямителе и стабилизаторе выходного напряжения, подключенный через колодку 4 к сети питания.

Питание микроконтроллера 8, радиоблока 21 и блока обработки звукового сигнала 14 в штатном режиме осуществляется от блока питания 23, а в аварийном режиме от резервного источника питания 22. Резервный источник питания получает зарядку от блока питания 23, при этом контроль заряда осуществляет микроконтроллер 8 через сохраненные параметры в энергонезависимой памяти 9.

Для питания внешних устройств предусмотрен разъем 24, который получает питание через предохранитель 25 от блока питания 23.

Работа универсального устройства предупреждения и оповещения о чрезвычайных ситуациях на объектах энергетики осуществляется следующим образом: Подключенный через клеммную колодку 4 зажимными устройствами 3 к питающей сети 2 блок датчиков напряжения 1 преобразовывает напряжение питающей сети 2 по каждой фазе в аналоговые сигналы пригодные для измерения, поступающие через разъем 6 в аналого-цифровой преобразователь 7. Токовые клещи с механическими замками 5 основанные на разъемных магнитопроводах с намотанной на них вторичной обмоткой и имеющих механические замки на разомкнутых концах, снимающих параметры с питающей сети посылают сигналы напряжения, пропорциональные силе тока в питающей сети 2, на вход аналого-цифрового преобразователя 7. Аналого-цифровой преобразователь 7 передает сигналы тока и напряжения в питающей сети в цифровом виде на соответствующие входы микроконтроллера 8, который, в свою очередь, производит расчет среднеквадратичных значений токов и напряжений, полной, активной, реактивной мощностей и энергий, ведет накопление данных, поступающих на его вход, их тарификацию в соответствии с действующим тарифной программой и текущем временем, учет которого ведется во встроенных в микроконтроллер часах. Энергетические параметры электрической сети сохраняются в энергонезависимой памяти 9 в реальном времени, при этом дополнительный регистр памяти 10, после внесения изменений через оптический 18 порт или интерфейс RS-485 19, содержит информацию о координатах места расположения (широта, долгота), и оперативного наименования места установки устройства ( трансформаторной подстанции, секции шин, оперативное название присоединения, дополнительные регистр памяти 11 после внесения изменений через оптический 18 порт или интерфейс RS-485 19, содержит номера телефонов службы спасения и диспетчера. Тритий регистр памяти 12 содержит голосовые команды, которые записываются через микрофон, подключенный к разъему подключения микрофона 15 и звуковые сигналы (сирена) которые записываются при производстве устройства. Светодиодный индикатор 20 работы устройства преобразует, сигналы микроконтроллера в световые импульсы с частотой пропорциональной измеренной электроэнергии за единицу времени, показывает наличие всех трех фаз (А, В, С).

В случае возникновения чрезвычайной ситуации, отклонение электрических величин от заданных (параметры которых сохранены в энергонезависимой памяти 9) или срабатывание одного из датчиков, подключенного к интерфейсу RS 485 микроконтроллер 8 опрашивает через энергонезависимую память 9 третий регистр 12 содержащиеся в нем цифровом виде голосовую и звуковую информацию, микроконтроллер 8 преобразуя ее через блок звукового преобразования 14 преобразует цифровой сигнал в аналоговый который подается через разъем подключения динамика 16 на динамик и дежурный персонал слышит голосовое оповещение о случившейся нештатной ситуации с сопровождением сирены. Дежурный персонал при необходимости может повторить голосовое сообщение, если нажмет на соответствующую кнопку на блоке кнопок вызова подключенного к соответствующему разъему 17. В случае возможной аварии микроконтроллер 8 в атематическом режиме отправляет информацию через радиоблок 21 географические координаты, оперативное наименование место установки устройства (содержащиеся в дополнительном регистре 9) и причины неисправности на пульт диспетчера.

Питание микроконтроллера 8 и радиоблока 15 в штатном режиме осуществляется от блока питания 17, а в аварийном режиме от резервного источника питания 16.

При необходимости нажав кнопку связи на блоке кнопок вызова, подключенного через разъем 17, инициирует обращение микроконтроллера к дополнительному регистру памяти 11, содержащему соответствующие номера телефонов, и вызов через радиоблок 21 требуемого абонента. В процессе разговора блок обработки звукового сигнала 14 преобразует аналоговый сигнал, поступающий от микрофона, подключенного через разъем подключения микрофона 15 в цифровой и передает его в микроконтроллер, который отправляет его через радиоблок абоненту. Полученный радиоблоком цифровой сигнал ответа абонента обрабатывается микроконтроллером, преобразуется блоком обработки звукового сигнала в аналоговый и выводится на динамик, подключенный через разъем подключения динамика 16.

Устройство может быть использовано универсально, как анализатор качества напряжения для этого используя разъем 6 можно отключить токовые клещи с механическими замками 5 при такой схеме не будут снимется параметры электрического тока.

Преимуществом предлагаемого технического решения являются дешевизна конструкции, многофункциональность, возможность применения данного устройства в автоматизированных системах оперативного реагирования на чрезвычайные происшествия, автоматизированного контроля за состоянием электрических сетей и для автоматизированных системах контроля и учета электроэнергии (АСКУЭ).

Предлагаемое устройство может быть реализовано на базе многофункционального прибора учета имеющего радиомодуль и фиксирующего число часов использования мощности.

Устройство может найти применение в сфере повышения уровня безопасности энергообъектов при возникновении чрезвычайных ситуаций техногенного и природного характера для снижения рисков нештатных ситуаций.

Универсальное устройство предупреждения и оповещения о чрезвычайных ситуациях на объектах энергетики, содержащее клеммную колодку, соединяющую блок питания и блок датчиков напряжения с питающей сетью, микроконтроллер, подключенный через аналого-цифровой преобразователь к блоку датчиков напряжения и соединенный с интерфейсом RS-485, предназначенным для подключения внешних устройств, оптическим портом, резервным источником питания встроенных в микроконтроллер часов, светодиодным индикатором работы устройства, блоком питания с разъемом для подключения питания внешних устройств через предохранитель, радиоблоком, запитанным от блока питания, разъемом для присоединения блока кнопок вызова диспетчера или службы спасения, блоком обработки звукового сигнала, запитанным от блока питания, с подключенными к нему разъемами для присоединения микрофона и динамика, энергонезависимой памятью, имеющей регистр памяти, содержащий географические координаты и оперативное наименования места установки устройства и регистр памяти, хранящий номера телефонов диспетчера и службы спасения, резервным источником питания (аккумуляторная батарея с возможностью замены), подключенным к блоку питания и питающим микроконтроллер, радиоблок и блок обработки звукового сигнала, отличающееся тем, что устройство дополнительно содержит разъем для подключения токовых клещей, снимающих параметры с питающей сети и соединяющихся с ней посредством зажимных устройств с возможностью прокола изоляции, а энергонезависимая память содержит третий регистр памяти с речевыми командами и звуковыми сигналами.



 

Наверх