Электронный счетчик для учета электрической энергии на электроподвижном составе

Авторы патента:


 

Полезная модель относится к устройствам учёта электрической энергии на электроподвижном составе переменного и постоянного токов. Целью полезной модели является повышение надежности учета электроэнергии на подвижном составе с помощью электронного счётчика электрической энергии. Указанная цель достигается применением счётчика специальной конструкции, состоящего из гальванически изолированного модуля первичной обработки информации, подключаемого непосредственно к высоковольтному измерительному шунту, и модуля вторичной обработки информации соединяемых между собой с помощью оптической линии связи, состоящей из двух пар светодиод-фотодиод, источника питания модуля первичной обработки информации, получаемого электроэнергию от входного питания, наличием интерфейса, который позволяет обмениваться данными с системой сбора данных электроподвижного состава. Счетчик электроэнергии содержит модуль радиосвязи, модуль сотовой связи, модуль GPS/ГЛОНАСС, каждый из которых соединен с соответствующей антенной и модулем вторичной обработки информации. 1 ил.

Полезная модель относится к измерительной технике, в частности к устройствам измерения расхода электроэнергии постоянного и переменного тока электрифицированного железнодорожного транспорта, а именно на электровозе.

Известен счетчик электрической энергии [1], выполненный в виде внешнего датчика мощности и базового блока, соединенных каналом связи, причем внешний датчик мощности содержит включенный между фазовым и нулевым проводами датчик напряжения нагрузки и датчик тока, выходы ко-торых соединены с входами перемножителя, выходом связанного с дополни-тельным блоком математической обработки сигнала, выход которого под-ключен к первому приемопередатчику, связанному с одним концом канала связи, а базовый блок содержит второй приемопередатчик, связанный с од-ной стороны с другим концом канала связи, а с другой стороны - с основным блоком математической обработки сигнала, одним выходом подключенному к блоку индикации результатов измерения, другим выходом - к блоку ди-станционной передачи данных, при этом во внешней датчик мощности вве-ден измерительный трансформатор тока, образуя с ним единый конструктив-ный модуль, причем первичная обмотка измерительного трансформатора то-ка включена в фазный провод последовательно с нагрузкой, а вторичная об-мотка соединена со входами датчика тока.

К недостаткам устройства относится невозможность учёта постоянного и переменного тока одним типом счётчика, отсутствие возможности удален-ной передачи данных, сложность организации питания схемы внешнего дат-чика мощности.

Известен также счётчик постоянного тока типа СКВТ-Ф610 производ-ства ОАО "ЛЭМЗ" [2]. Для измерения тока счётчик постоянного тока под-ключается непосредственно к измерительному шунту, а напряжение измеря-ется с помощью делителя напряжения. Гальваническая изоляция достигается за счёт применения оптопар и имеет гальваническую прочность не менее 7 кВ. У этих счетчиков постоянного тока недостаточная прочность изоляции для прямого подключения к высоковольтному фидеру - менее 15 кВ

Наиболее близким к предлагаемому устройству является универсаль-ный электронный счетчик для учета электрической энергии на электроподвижном составе постоянного и переменного тока [3], состоящий из модулей первичной и вторичной обработки информации, и подключенного к нему ин-терфейса, оптоволоконной линии связи, изолирующего источника питания, модулей радиосвязи, сотовой связи и GPS/ГЛOHACC.

К недостаткам устройства относится низкая надежность, определяемая возможностью электрического пробоя блока питания при высоком уровне напряжения между модулями первичной и вторичной обработки информации и влияние вибрации на волоконно-оптическую линию связи между модулями первичной и вторичной обработки информации.

Целью полезной модели является повышение надежности за счет того, что источник питания получает электрическую энергию от непосредственно от входного сигнала напряжения, а линия связи между модулями первичной и вторичной обработки информации выполнена в виде двух пар светодиод-фотодиод.

Указанная цель достигается тем, что в электронном счётчике для учёта электрической энергии на электроподвижном составе, состоящем из модуля первичной обработки информации, на вход которого подается сигнал, про-порциональный измеряемому напряжению и сигнал, пропорциональный из-меряемому току, модуля вторичной обработки информации и подключенного к нему интерфейса, модуля радиосвязи, модуля сотовой связи и модуля GPS/ГЛOHACC, каждый из которых соединен с соответствующей антенной,

питание модуля первичной обработки информации осуществляется от источ-ника питания, подключенному к входу, на который подается сигнал, пропор-циональный измеряемому напряжению и получаемому электроэнергию от этого сигнала, а линия связи между модулями первичной и вторичной обра-ботки информации выполнена в виде двух пар светодиод-фотодиод.

Счетчик содержит модуль первичной и вторичной обработки информа-ции, каждый из которых содержит микропроцессор, причем линия связи между модулями первичной и вторичной обработки информации выполнена в виде двух пар светодиод-фотодиод. Ввод данных осуществляется в модуле первичной обработки информации с помощью многоканального АЦП. Мо-дуль первичной обработки информации преобразует сигналы, пропорцио-нальные напряжению и току, в цифровые сигналы, а также посчитывает ве-личину мгновенной мощности для каждого цифрового отсчета с учетом ре-жима работы электроподвижного состава (тяга или рекуперация). По оптиче-ской линии связи, состоящей из пары светодиод-фотодиод обработанные данные поступают в модуль вторичной обработки информации, построенный на основе процессора общего назначения, который подсчитывает величину потребленной и отданной электроэнергии, присваивает каждому отсчету то-ка, напряжения, мощности время и координаты местоположения электропо-движного состава, строит графики нагрузки по времени и по местоположе-нию электроподвижного состава, индицирует перечисленные данные, осу-ществляет архивирование, хранение и передачу данных стационарным устройствам сбора и подготовки данных или устройствам сбора данных по-движного состава. Для связи счетчика со стационарными системами сбора и обработки данных применены модуль радиосвязи и модуль сотовой связи, которые позволяют связываться со стационарными приемо-передатчиками, расположенными вдоль железной дороги и передавать со счетчика информа-цию в систему передачи данных. Для определения местоположения транс-портного средства, определения точного времени в состав счетчика входит приёмник сигналов GPS/TJIOHACC. Наличие информации о месторасполо-

жении транспортного средства позволяет производить учет электроэнергии с учетом временных тарифов. Наличие интерфейса позволяет обмениваться данными с системой сбора данных электроподвижного состава.

На фиг. 1 представлена структурная схема предлагаемого устройства.

Счётчик электрической энергии состоит из гальванически изолирован-ных модулей первичной и вторичной обработки информации МПОИ и МВОИ. К входам ВхI и BxU подключаются датчик тока и делитель напряже-ния, которые могут быть выполнены в виде шунта или трансформатора тока, в виде трансформатора напряжения или резистивного делителя напряжения. Модуль первичной обработки информации может быть расположен в высо-ковольтной зоне непосредственно рядом шунтом или делителем напряжения, имея с ними гальваническую связь. Питание модуля первичной обработки информации осуществляется от источника питания, подключенному к входу, на который подается сигнал, пропорциональный измеряемому напряжению и получаемому электроэнергию от этого сигнала. Для осуществления гальва-нической развязки передача данных между модулями первичной и вторичной обработки информации осуществляется по оптической линии связи, состоя-щей из двух пар светодиод-фотодиод СД1-ФД1 и СД2-ФД2. Интерфейс И позволяет обмениваться данными с системой сбора данных электроподвиж-ного состава. Счетчик электроэнергии содержит модуль радиосвязи УКВ, модуль сотовой связи GPRS, модуль GPS/ГЛOHACC, каждый из которых со-единен с соответствующей антенной АНТ1, АНТ2, АНТЗ и модулем вторич-ной обработки информации.

Счётчик работает следующим образом.

По каналу измерения тока ВхI счётчик подключается к измерительному трансформатору тока в случае работы с переменным током, или к токовому шунту в случае работы с постоянным током, который может быть установлен как в цепи заземления, так и под высоковольтным потенциалом. По каналу напряжения BxU счётчик подключается к делителю напряжения при работе с напряжением постоянного и переменного тока. Аналоговые сигналы с датчи-

ка тока и делителя напряжения поступают на вход модуля первичной обра-ботки информации МПОИ, где усиливаются, преобразуются в цифровую форму и проходят предварительную обработку.

Затем обработанные данные поступают по оптической линии связи, ре-ализованной с помощью пары светодиод-фотодиод СД1-ФД1 в модуль вто-ричной обработки информации МВОИ, который подсчитывает величину по-требленной и отданной электроэнергии, присваивает каждому отсчету тока, напряжения, мощности время и координаты местоположения электроподвижного состава, строит графики нагрузки по времени и по местоположе-нию электроподвижного состава, индицирует перечисленные данные, осу-ществляет архивирование, хранение, а также передачу по запросу стационар-ным устройствам сбора и подготовки данных с помощью модуля радиосвязи УКВ и антенны АНТ1, модуля сотовой связи GPRS и антенны АНТ2 или устройствам сбора данных подвижного состава через интерфейс И. Регистра-ция показаний счетчика в зависимости от тарифной зоны производится с по-мощью модуля GPS/ГЛOHACC и антенны АНТЗ. Регистрация с учётом вре-менных тарифов осуществляется с помощью встроенных часов реального времени, синхронизируемых системой GPS или ГЛОНАСС. Источник пита-ния ИП осуществляет питание модуля первичной обработки информации, получая электрическую энергию от входного сигнала. Оптическая линия свя-зи, образованная парой светодиод-фотодиод СД2-ФД2 предназначена для пе-редачи управляющих команд от модуля вторичной обработки информации к модулю первичной обработки информации.

Применение предлагаемого счётчика позволит повысить надежность, а также достоверность учета электрической энергии на тягу поездов, исклю-чить необходимость применения отдельно счётчиков постоянного и пере-менного токов, обеспечить регистрацию графиков, тока, напряжения, по-требления и рекуперации активной, реактивной и полной мощности, пара-метров качества электрической энергии.

Библиографический список

1. Счетчик электрической энергии. Свидетельство на полезную модель РФ 85669.

2. Счетчик постоянного тока типа СКВТ-Ф610. (http://www.lemz.su/index.php/ru/2009-03-23-06-55-55/--610.html).

3. Универсальный электронный счетчик для учета электрической энергии на электроподвижном составе постоянного и переменного тока. Патент на полезную модель РФ 97829.

Электронный счётчик для учёта электрической энергии на электроподвижном составе, состоящий из модуля первичной обработки информации, на вход которого подается сигнал, пропорциональный измеряемому напряжению и сигнал, пропорциональный измеряемому току, модуля вторичной обработки информации и подключенного к нему интерфейса, модуля радиосвязи, модуля сотовой связи и модуля GPS/ГЛОНАСС, каждый из которых соединен с соответствующей антенной, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности, питание модуля первичной обработки информации осуществляется от источника питания, подключенного к входу, на который подается сигнал, пропорциональный измеряемому напряжению и получающему электроэнергию от этого сигнала, а линия связи между модулями первичной и вторичной обработки информации выполнена в виде двух пар светодиод-фотодиод.

РИСУНКИ



 

Похожие патенты:
Наверх