Устройство управления электропитанием потребителей электрической энергии

Полезная модель относится к техническим средствам контроля параметров в электрических сетях, в частности для учета потребления электроэнергии с возможностью управления включением/выключением в конечных розетках. Предложено устройство управления электропитанием потребителей электрической энергии, включающее микроконтроллер, блок управления, блок измерения и розетку. Отличительной особенностью предлагаемого устройства является то, что оно имеет клеммы для подключения к сети электроснабжения, электрически связанны с розеткой, предназначенной для подключения потребителя. Причем на проводниках соединяющих клеммы и розетку последовательно размещены фильтр, блок измерения и блок управления питанием. При этом первый и второй выходы блока измерения соединены с вторым и третьим входами микроконтроллера, вход блока управления питанием соединен с первым выходом микроконтроллера, четвертый вход-выход микроконтроллера соединен с PLC-модемом, а первый и второй входы-выходы PLC-модема подсоединены к клеммам. Технический результат заключается в упрощении конструкции, снижении материалоемкости и эксплуатационных затрат на обслуживание. 2 з.п. ф-лы, 1 илл.

Полезная модель относится к техническим средствам контроля параметров в электрических сетях, в частности для учета потребления электроэнергии с возможностью управления включением/выключением в конечных розетках и может применяться в частных жилых строениях, сферах услуг, объектах лабораторной, учебной и промышленной инфраструктуры для контроля и управления потребления электроэнергии.

Известна розетка Legrand 67220 с выключателем передатчик-приемник PLC/ИК 2500 Вт Celiane (http://www.legrand.ru/product), которая позволяет управлять включением и выключением осветительных приборов, подключенных к розетке. Legrand 67220 представляет собой стандартную розетку с напряжением 100-240 В, частотой 40-60 Гц, в состав которой входят модульный интерфейс PLC и ИК-приемник и способная управлять осветительным прибором, подключенным к его зажимам. Недостаток заключается в том, что розетки ориентированы только на управление освещением и получают команды от сценарных выключателей или других механизмов управления освещением.

Известна умная сетевая розетка ORCAM R1 компании Radioterminal (www.orcam.ru). Розетка вставляется в бытовую розетку и включает в себя входной и выходной разъемы электропитания, разъем для подключения термодатчика, кнопку включения/выключения выхода розетки и сброса настроек, слот SIM-карты, световые индикаторы. Дистанционное управление розеткой осуществляется посредством SMS команд с мобильного телефона. Недостаток заключается в том, что розетка предназначена только для использования в жилых и офисных помещениях с нагрузкой мощностью до 3000 Вт, а также подразумевает дополнительные расходы на оплату сотовой связи и смс-сообщений.

Рассмотренные устройства применимы только в жилых зданиях и офисах, способны управлять только включением-выключением электропитания, обладают жесткими алгоритмами управления, в них отсутствуют функции защиты и контроля энергопотребления.

Наиболее близким к заявляемому устройству по технической сути является управляемый распределитель нагрузки /RU 128411, H02J 3/00, 2013/ содержащий блок выходных розеток, блок измерения нагрузки, вход которого соединен с выходом блока выходных розеток, блок управляемых реле, выход которых соединен с первым входом блока выходных розеток, блок ключей, выход которого соединен с входом блока управляемых реле, блок дистанционного контроля и управления, первый вход/выход которого соединен с LAN сетью, второй выход - с входом блока ключей, а второй вход - с первым выходом блока измерения нагрузки, дополнительно введены блок управления мощностью, выход которого соединен со вторым входом блока выходных розеток, источник бесперебойного питания, первый выход которого соединен со вторым входом блока управления мощностью, блок ввода информации, первый вход которого соединен со вторым выходом блока измерения нагрузки, второй вход - с третьим выходом блока дистанционного контроля и управления, а третий вход - со вторым выходом источника бесперебойного питания, блок вывода информации, первый выход которого соединен с первым входом блока управления мощностью, второй выход - с третьим входом блока дистанционного контроля и управления, а третий выход - с входом источника дистанционного питания, оперативное запоминающее устройство, постоянное запоминающее устройство, блок индикации, микроконтроллер, связанный шиной адреса и данных с оперативным запоминающим устройством, постоянным запоминающим устройством, блоками ввода/вывода информации и блоком индикации. Данное устройство выбрано за прототип.

Прототип является весьма сложным устройством, предназначенным для энергообеспечения дата-центров, узловых групп оборудования и удаленных объектов инфраструктуры оператора связи. Его применение в быту и для малых нагрузок довольно обременительно. Указанный недостаток обусловлен необходимостью привлечения к эксплуатации специалистов высокого уровня. Кроме того, эксплуатация прототипа сопровождается использованием большого числа временных соединительных проводов для подключения потребителей и проводной сети передачи данных.

Задача, решаемая полезной моделью, заключается в создании устройства управления электропитанием потребителей электрической энергии, лишенного указанных недостатков.

Технический результат заключается в упрощении конструкции, снижении материалоемкости и эксплуатационных затрат на обслуживание.

Для решения поставленной задачи, а также для достижения заявленного технического результата предлагается устройство управления электропитанием потребителей электрической энергии, включающее микроконтроллер, блок управления, блок измерения и розетку. Отличительной особенностью предлагаемого устройства является то, что оно имеет клеммы для подключения к сети электроснабжения, электрически связанные с розеткой, предназначенной для подключения потребителя. Причем на проводниках соединяющих клеммы и розетку последовательно размещены фильтр, блок измерения и блок управления питанием. При этом первый и второй выходы блока измерения соединены со вторым и третьим входами микроконтроллера, вход блока управления питанием соединен с первым выходом микроконтроллера, четвертый вход-выход микроконтроллера соединен с PLC-модемом, а первый и второй входы-выходы PLC-модема подсоединены к клеммам.

Дополнительно предлагается к пятому входу-выходу микроконтроллера присоединить блок передачи сигнала.

Также дополнительно предлагается к шестому входу-выходу микроконтроллера присоединить блок преобразователя сигнала.

На прилагаемой иллюстрации приведена блок-схема предлагаемого устройства, где 1 - микроконтроллер, 2 - блок управления питанием, 3 - блок измерения, 4 - розетка, 5 - клеммы для подключения к сети электроснабжения, 6 - фильтр, 7 - PLC-модем, 8 - блок передачи сигнала, 9 - блок преобразователя сигнала.

Устройство работает следующим образом.

Предварительно в место подключения потребителя устанавливается устройство. В начальном состоянии розетка (4) отключена. Для подключения розетки по сети передачи данных через PLC-модем (7) или блок передачи сигнала (8) в микроконтроллер (1) поступает пакет данных, содержащий параметры настройки розетки. Микроконтроллер в соответствии с заданными правилами подает команду на включение/выключение электропитания розетки, измерения напряжения, тока и мощности. При подключении нагрузки к розетке в блоке измерения (3) по команде микроконтроллера осуществляются измерения напряжения, тока и мощности, значения которых поступают в микроконтроллер и далее через PLC-модем или блок передачи сигнала передаются по локальной сети. При отклонении контролируемых параметров (ток, напряжение, мощность) от заданных значений микроконтроллер подает команду на отключение розетки в блок управления питанием (2). С заданной периодичностью микроконтроллер формирует пакет данных о состоянии розетки (включено/выключено) и значениях контролируемых параметров, который через PLC-модем или блок передачи сигнала передается по локальной сети.

Добавление в устройство блока преобразователя сигнала (9), позволяет построить канал передачи данных с внешним сервером хранения данных или компьютером пользователя и выполнять функцию ретранслятора данных, через который данные от всех устройств передаются во внешнюю среду, где осуществляется сбор, обработка и хранение данных и формируются сценарии управления устройствами.

Блок передачи сигнала позволяет построить локальную сеть связи между устройствами при невозможности использования PLC-модема и может быть реализован посредством радиоканала (например, 433 МГц или 868 МГц) или других технологий передачи данных (например, сети Ethernet, беспроводной сети Wi-Fi, Zigbee).

Блок преобразователя сигнала преобразует и ретранслирует сигнал с помощью преобразователя интерфейса (например, из формата RS232 в формат Ethernet) по каналу связи (например, сети Ethernet, беспроводной сети Wi-Fi, Zigbee) между связанными по локальной сети устройствами и внешним хранилищем данных и программным обеспечением.

Элементы, используемые в блоках, являются известными, однако их введение в указанной связи с остальными элементами приводит к достижению указанного технического результата и расширению функциональных возможностей.

Устройство имеет возможность отключать электропитание розетки в автоматическом режиме при возникновении аварийных ситуаций, перегрузках и неполадках электросети со скоростью, превосходящей скорость срабатывания автомата.

Устройство управления электропитанием потребителей электрической энергии способно выполнять функции защиты устройств пользователя (потребителей) и электрической сети, передавать данные со значениями контролируемых параметров и состоянии розетки.

1. Устройство управления электропитанием потребителей электрической энергии, включающее микроконтроллер, блок управления питанием, блок измерения и розетку, отличающееся тем, что оно имеет клеммы для подключения к сети электроснабжения, электрически связанные с розеткой, предназначенной для подключения потребителя, причем на проводниках, соединяющих клеммы и розетку, последовательно размещены фильтр, блок измерения и блок управления питанием, при этом первый и второй выходы блока измерения соединены с вторым и третьим входами микроконтроллера, вход блока управления питанием соединен с первым выходом микроконтроллера, четвёртый вход-выход микроконтроллера соединен с PLC-модемом, а первый и второй входы-выходы PLC-модема подсоединены к клеммам.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что к пятому входу-выходу микроконтроллера присоединен блок передачи сигнала.

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, к шестому входу-выходу микроконтроллера присоединен блок преобразователя сигнала.