Автоматизированная система учета и контроля потребления электроэнергии
Полезная модель относится к автоматическому учету и контролю потребления электроэнергии промышленными предприятиями и может быть применена для коммерческих расчетов за использование электрической энергии и режимов ее потребления. Сущность полезной модели заключается в том, что в автоматизированной системе установлены двухинтерфейсные счетчики электроэнергии, информация с которых через один интерфейс передается в сбытовую компанию посредством коммутатора-преобразователя уровня сигнала, к которому подключены модемы, осуществляющие связь через городскую телефонную станцию и сотовую связь в качестве резервного канала, а второй интерфейс счетчиков обеспечивает передачу оперативных данных на компьютер (АРМ-сервер) через преобразователь уровней сигналов. АРМ в свою очередь обеспечивает синхронизацию времени в счетчиках посредством спутникового приемника GPS. Использование полезной модели позволяет значительно упростить автоматизированную систему учета и контроля потребления электроэнергии предприятиями за счет исключения дорогостоящих устройств сбора и передачи данных, что обусловило снижение себестоимости ее изготовления и эксплуатации, а так же увеличить информационную емкость и гибкость системы за счет получения всей необходимой информации непосредственно со счетчика.
Полезная модель относится к автоматическому учету и контролю потребления электроэнергии промышленными предприятиями и может быть использована для коммерческих расчетов за использование электрической энергией и режимами ее потребления.
Известно устройство для автоматического учета и контроля потребления электроэнергии на предприятиях, которое состоит из счетчика электрической энергии, формирователя импульсов, счетчика импульсов суточного потребления, цифроаналогового преобразователя, счетчиков месячного потребления, блока установок пределов потребления, блока индикации и сигнализации, синхронного реверсивного счетчика и блока аварийного питания. (Авторское свидетельство СССР №1626158, GOIR 11/56, опубликовано 07.02.91 г., Бюл №5)
Недостаток этого устройства заключается в том, что его информационная емкость очень мала. Кроме того, конструкция устройства основана на импульсных счетчиках, что не соответствует современным требованиям и положению об организации коммерческого учета электроэнергии и мощности на оптовом рынке, которое определяет, что в подобных системах должен быть использован цифровой электросчетчик.
Известна автоматизированная система коммерческого учета электроэнергии, включающая электросчетчики с цифровыми интерфейсами RS-485 типа ЦЭ 6822, соединенные каждый своим выходом каналом связи с промежуточными устройствами в виде устройств сбора и передачи данных, выход которых подключен к модему для передачи информации в сбытовую компанию, к АРМ-серверу, к приемнику астрономического времени и резервный канал сотовой связи со сбытовой организацией, (см. проспект АСКУЭ, автоматизированная система коммерческого учета электроэнергии. Комплекс технических средств концерна "Энергомера", г. Пенза 2000 г. Приложение 1.). Комплекс технических средств предназначен для автоматизации контроля электропотребления и мощности на энергетических объектах (электростанции и подстанции) и промышленных предприятиях.
Основной недостаток этой системы заключается в сложности ее обслуживания и относительной ее дороговизне.
Наиболее близкой по технической сущности, решаемой задачи и достигаемому результату к заявляемой системе является автоматизированная система учета энергоресурсов, содержащая одноинтерфейсные цифровые счетчики, соединенные каждый своим выходом каналом связи через
интерфейс с промежуточным устройством в виде контроллера "Эком-3000", который через интерфейс соединен с АРМ-сервером. Система снабжена модемами для организации связи через городскую телефонную станцию со сбытовой организацией. Резервный канал предназначен для этой же цели, но с использованием сотовой связи.
Система имеет и блок синхронизации времени (см. проспект научно-производственной фирмы "Прософт-Е" "Автоматизированная система управления и учета энергоресурсов" г. Екатеринбург, 2000 г. Приложение №2). Рассматриваемая система осуществляет сбор данных с аппаратуры нижнего уровня, анализирует полученную информацию на достоверность, контролирует исправность каналов и преобразует полученные сигналы в физические величины (мгновенные показатели энергопотребления, параметры состояния объекта), организуя архив и контролируя заданные значения параметров.
Указанное техническое решение принято в качестве прототипа.
Однако и в этой системе свойственны те же недостатки, что и вышеприведенному аналогу. Во-первых, система сложна как по своему элементному составу, так и в целом по схемно-структурному построению, что обуславливает и сложность ее обслуживания, поскольку для обеспечения ее работоспособности требуются специалисты высокой квалификации.
Во-вторых, система дорогостоящая, так в ее составе имеется высокостоимостный контроллер "Эком-300".
Решить задачу по устранению недостатков прототипа стало возможным за счет создания новой компоновки системы.
Технический результат упрощения системы достигается за счет того, что в системе установлены цифровые двухинтерфейсные счетчики электроэнергии, каждый из которых вторым выходом через интерфейс и коммутатор подключен к модемам для связи со сбытовой компанией через городскую телефонную станцию одним модемом, а вторым модемом, организован резервный канал связи, - например используя сотовую связь.
Первым выходом счетчики соединены напрямую к компьютеру (АРМ-серверу баз) для оперативного контроля энергопотребления и контроля качества электроэнергии.
При необходимости к АРМ-серверу для распечатки данных на бумажный носитель подключается принтер. Отличием автоматизированной системы является также и то, что коммутатор-преобразователь дополнительно предназначен для переключения каналов, т.е. с основного канала связи со сбытовой компанией на резервный и обратно. Для преобразования уровней сигналов в системе используются интерфейсы RS-232 и RS-485.
В целом автоматизированная система комплектуется известным оборудованием.
На чертеже представлена схема автоматизированной системы учета и контроля потребления электроэнергии.
Автоматизированная система включает цифровые двухинтерфейсные счетчики 1 электроэнергии, соединенные каждый каналами связи 2 через интерфейс RS-485 с преобразователем 3 уровня сигнала, который в свою очередь связан с компьютером (АРМ-сервером) 4, и к которому подключен блок 5 синхронизации времени. При необходимости к компьютеру (АРМ-серверу) можно подключить принтер 6 для распечатки на бумажный носитель данных со счетчиков 1. Данный канал связи предназначен для обеспечения оперативной информацией об электропотреблении и качестве электроэнергии предприятий-потребителей электроэнергии.
Одновременно каждый счетчик 1 через интерфейс RS-485 вторым своим выходом 7 связан с коммутатором-преобразователем 8, который одним выходом подключен через интерфейс RS-232 к модему 9 для связи через городскую телефонную станцию со сбытовой компанией.
Второй выход коммутатора-преобразователя 8 соединен через интерфейс RS-232 с входом дополнительного модема 10, который через антенну 11 организует резервный канал сотовой связи со сбытовой компанией.
Цифровые двухинтерфейсные счетчики СЭТ-4.ТМ.03 посылают по запросу идентичные данные о параметрах потребляемой энергии по своим двум выходам одновременно. Счетчики осуществляют накопление учетной информации и передачу ее через интерфейс RS-485 в цифровом коде на модем. В обратном направлении счетчик получает информацию для коррекции времени от блока 5 синхронизации времени. Интерфейс RS-485 позволяет подключать счетчики к модему или к компьютеру и объединять до 32 счетчиков в одну общую шину.
Модем, устройство преобразования сигналов, предназначенное для обеспечения последовательной передачи данных со счетчиков по каналам связи.
Компьютер (АРМ-сервер баз) - автоматизированное рабочее место, включающее стандартный компьютер в качестве сервера накопителя баз данных со счетчика. Компьютер обеспечивает получение информации со счетчиков об электропотреблении, а также получение информации о точном времени с антенны единого времени GPS (на фиг. не показана) через блок синхронизации времени и производит коррекцию времени в каждом счетчике.
Преобразователь преобразует уровни сигнала RS-485 в RS-232, а коммутатор-преобразователь не только преобразует уровни сигнала
интерфейса RS-485 в RS-232, но и переключает канал связи через ГТС со сбытовой компанией на резервный канал сотовой связи и обратно.
Автоматизированная система работает следующим образом.
Информация о параметрах потребляемой энергии со счетчиков 1 по каналу 2 поступает через интерфейс RS-485 в преобразователь 3, в котором преобразуется в уровень сигнала интерфейса RS-232, после чего информация обрабатывается в компьютере и накапливается в сервере баз данных 4. При необходимости информация может быть выведена на принтер 6 для предприятия-пользователя электроэнергией. Коррекция времени счетчиков 1 осуществляется через блок 5 - компьютер 4 интерфейс RS-232 - преобразователь 3 - интерфейс RS-485 - выход 2.
По запросу сбытовой компании через городскую телефонную станцию и модем 9 преобразователь-коммутатор 8 включает канал связи и информация поступает на адресуемый счетчик 1, с которого запрашиваемая информация возвращается, то есть поступает через их вторые интерфейсные выходы 7, а затем через интерфейс RS-485 и с интерфейса RS-232 попадает на модем 9, который и включает канал связи через городскую телефонную станцию. В линии связи со сбытовой компанией имеется резервный канал, посредствам которого сбытовая организация через антенну 11, модем 10 и преобразователь-коммутатор 8 может получить данные об энергопотреблении предприятия. Поскольку коммутатор-преобразователь основан на принципе мультиплексирования, то выбор канала передачи данных формируется первичностью запроса и формированием блокировки второго канала на время обмена по занятому каналу.
Предлагаемая автоматизированная система обеспечивает энергосбытовую компанию информацией об энергопотреблении предприятий, а предприятия о текущем расходовании энергии и мгновенных параметрах энергопотребления, хотя и не использует промежуточных устройств сбора данных (контроллеров), что делает ее значительно дешевле известных систем.
1. Автоматизированная система учета и контроля потребления электроэнергии, включающая цифровые счетчики, соединенные каждый своим выходом каналом связи через интерфейс с промежуточным устройством, связанным с компьютером (АРМ-сервером баз), к которому подключен блок синхронизации времени, модем для связи через телефонную станцию со сбытовой компанией и дополнительный резервный канал, отличающаяся тем, что в системе установлены цифровые двухинтерфейсные счетчики электроэнергии, каждый из которых вторым выходом через интерфейс соединен с входом промежуточного устройства, выполненного в виде коммутатора-преобразователя уровня сигнала, который также через интерфейс одним выходом подключен к модему для связи через ГТС, а вторым связан с дополнительным модемом, образуя резервный канал для связи со сбытовой организацией.
2. Автоматизированная система по п.1, отличающаяся тем, что к АРМ-серверу баз подключен принтер для распечатования данных для предприятия на бумажный носитель.
3. Автоматизированная система по п.1, отличающаяся тем, что промежуточное устройство соединенное с компьютером (АРМом-сервером баз) выполнено в виде преобразователя уровня сигнала с интерфейса RS-485 в интерфейс RS-232.
4. Автоматизированная система по п.1, отличающаяся тем, что коммутатор-преобразователь дополнительно предназначен для переключения каналов, а именно с канала связи со сбытовой компанией на резервный и обратно.
