Автоматизированная система учета и контроля потребления электроэнергии

Авторы патента:

Полезная модель относится к автоматическому учету и контролю потребления электроэнергии промышленными предприятиями и может быть применена для коммерческих расчетов за использование электрической энергии и режимами ее потребления. Сущность полезной модели состоит в том, что в автоматизированной системе учета потребления электроэнергии установлены цифровые двухинтерфейсные счетчики и используются коммутаторы-преобразователи, подключенные к персональному компьютеру, устройству коррекции времени и модемам для связи через ГТС и резервный канал со сбытовой организацией. Устройство коррекции времени в свою очередь обеспечивает синхронизацию времени в счетчиках посредством спутникового приемника GPS или по сигналу радиостанции «Маяк». Использование полезной модели позволяет значительно упростить систему учета и потребления электроэнергии, и снизить себестоимость ее изготовления и эксплуатационные затраты за счет исключения из ее состава дорогостоящих контроллеров.

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, G 01 R 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.Ставрополь 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 задаче 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 контроллеров "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 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 как в ее составе имеется высокостоимостный контроллер "Эком-3000".

Решить задачу по устранению недостатков прототипа стало возможным за счет создания новой компоновки автоматизированной системы.

Технический результат - упрощение системы достигается за счет того, что в системе установлены цифровые двухинтерфейсные счетчики и используются коммутаторы-преобразователи, причем счетчики своим вторым входом связаны с выходом дополнительного коммутатора-преобразователя, к одному из входов которого подсоединен модем для связи через ГТС со сбытовой организацией, а ко второму входу - модем сотовой связи, образуя резервный канал также для связи со сбытовой организацией, при этом блок синхронизации времени счетчиков подключен ко второму входу коммутатора-преобразователя, связанного с АРМ-сервером или к дополнительному третьему входу коммутатора-преобразователя канала связи со сбытовой организацией. Счетчики связаны с коммутаторами-преобразователями через интерфейс RS-485, а коммутаторы-преобразователи соединены с компьютером (АРМ-сервером) и модемом через интерфейс RS-232. К отличительной особенности системы относится и то, что коммутатор-преобразователь выполнен на принципе мультиплексирования и предназначен не только для преобразования уровня сигнала и интерфейсов RS-485 в RS-232, но и для переключения канала связи через ГТС со сбытовой организацией на резервный канал сотовой связи и обратно. Кроме того, при

необходимости к АРМ-серверу для распечатки данных на бумажный носитель подключается принтер. В целом автоматизированная система комплектуется известным оборудованием.

На чертеже представлена схема автоматизированной система учета и контроля потребления электроэнергии, где на фиг.1 показано подключение блока синхронизации времени счетчиков к коммутатору-преобразователю, связанного с АРМ-сервером, а на фиг.2 изображено подключение блока синхронизации времени счетчиков к коммутатору-преобразователю канала связи со сбытовой организацией.

Автоматизированная система включает цифровые двухинтерфейсные счетчики 1 электроэнергии, соединенные каждый первыми вводами каналами связи 2 через интерфейс RS-485 с коммутатором-преобразователем 3 уровня сигнала, который в свою очередь одним входом связан с компьютером 4 (АРМ-сервером). При необходимости к компьютеру 4 (АРМ-серверу) можно подключить через выход 7 принтер 5 для распечатки на бумажный носитель данных со счетчиков 1. Ко второму входу коммутатора-преобразователя 3 подсоединен блок 6 синхронизации времени счетчиков 1, который через антенну 9 (GPS) или антенну 8 (прием сигналов радиостанции «Маяк») получает сигналы точного времени. Своими вторыми входами 10 счетчики 1 через интерфейс RS-485 связаны с выходом дополнительного второго коммутатора-преобразователя 11, на два входа которого подключены через интерфейсы RS-232 модем 12 для связи через ГТС со сбытовой организацией и модем 13 сотовой связи для организации резервного канала 14 (фиг.1). Коммутатор-преобразователь основан на принципе мультиплексирования и состоит из собственно преобразователя 15 сигнала по току и напряжению и коммутатора 16 для переключения каналов связи с потребителями электроэнергии, сбытовой организацией и резервным каналом. Коммутатор-преобразователь может иметь по схеме от одного входа 17 (канала для потребителей) до нескольких, например до трех 18, 19, 20 (фиг.2). В случае наличия в преобразователе одного входа коммутирование не проводится. Блок 6 синхронизации времени счетчиков 1 может быть подключен без существенных изменений функционирования схемы автоматизированной системы и к коммутатору-преобразователю 11, а именно к его третьему входу 18 клемме 21, поскольку к двум другим входам подключены каналы связи 19, 20. При включении одного канала связи, коммутатор 16 отключает остальные каналы, однако канал связи 18 блока 6 синхронизации времени счетчиков 1 пользуется преимуществом, т.е. при необходимости его включения по заданной программе все остальные каналы автоматически отключаются.

Цифровые двухинтерфейсные счетчики 1, СЭТ-4.ТМ.03 посылают по запросу данные о параметрах потребляемой энергии по своим двум независимым выходам. Счетчики 1 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 6 синхронизации времени. Использование интерфейса RS-485 позволяет подключать счетчики 1 к коммутатору-преобразователю 3. Модемы 12, 13 - устройства для преобразования сигналов из аналоговой в цифровую форму и наоборот и предназначены обеспечивать последовательную передачу данных со счетчиков 1 по каналам связи.

Компьютер 4 (АРМ-сервер баз) - автоматизированное рабочее место, включающее стандартный персональный компьютер в качестве сервера накопителя информации данных со счетчика. Компьютер 4 обеспечивает получение информации со счетчиков и ее обработку для решения задач потребителя электроэнергии.

Блок 6 синхронизации времени с антеннами 8 и 9 выполнены автономно и обеспечивают нормированные метрологические характеристики измерения времени. При схеме подключения блока 6 к коммутаторам-преобразователям получаем более стабильные характеристики измерения времени, чего нельзя достичь используя компьютер в качестве устройства коррекции времени из за его ненормированных временных характеристик обработки запросов.

Автоматизированная система работает следующим образом.

При запросе предприятия-потребителя электроэнергии сигнал поступает по каналу от компьютера 4 через интерфейс RS-232 - коммутатор-преобразователь 3 - интерфейс RS-485 на вход 2 адресного счетчика 1, после чего счетчик 1 осуществляет передачу информации в обратном направлении на компьютер 4, которая с него считывается, а при необходимости распечатывается на принтере 5.

По запросу сбытовой организации аналоговый сигнал через телефонную линию 22 (ГТС) или антенну 23 (сотовая сеть) поступает в модемы 12 или 13 и в цифровой форме с помощью интерфейса RS-232 подается на коммутатор-преобразователь 11, где преобразуется по току и напряжению, коммутируется на требуемый канал и через интерфейс RS-485 направляется на вход 10 адресного счетчика 1.

После анализа запроса счетчик 1 выдает сигнал в обратном направлении, т.е. через выход 10 - RS-485 - коммутатор-преобразователь 11 - RS-232 - модемы 12 или 13, в которых сигнал преобразуется из цифровой формы в аналоговую и после этого он в зависимости от того, какой из каналов скоммутирован и находится в работе, возвращается через телефонную линию 22 (ГТС) или антенну 23 (сотовая телефонная сеть) в сбытовую организацию.

Коррекция времени счетчиков 1 осуществляется через антенну 8 (сигнал точного времени радиостанции «Маяк») или антенну 9 (система GPS) блок 6 - RS-232 по каналу 18 - коммутатор-преобразователь 3 или 11 - RS-485 - вход 2 или 10 всех счетчиков 1, имеющихся в автоматизированной системе, при этом при автоматическом включении по программе канала 18 коррекции

времени счетчиков 1 все остальные каналы 17, 19 и 20 автоматически отключаются. Это дает возможность без помех точно скорректировать время счетчиков 1. Коррекция времени работы счетчиков 1 производится один раз в сутки.

Использование предлагаемой полезной модели позволяет значительно упростить систему учета и контроля потребления электроэнергии ее получателями, снизить себестоимость изготовления автоматизированной системы за счет исключения из ее состава дорогостоящих контроллеров.

1. Автоматизированная система учета и контроля потребления электроэнергии, включающая цифровые счетчики, соединенные каждый своим входом каналом связи с промежуточным устройством, подсоединенным к АРМ-серверу, блок синхронизации времени счетчиков, модем для связи через городскую станцию (ГТС) и резервный канал для связи со сбытовой организацией, отличающаяся тем, что в системе установлены двухинтерфейсные цифровые счетчики, а промежуточное устройство выполнено в виде коммутатора-преобразователя, причем счетчики своим вторым входом связаны с выходом дополнительного коммутатора-преобразователя к одному из входов которого подсоединен модем для связи через ГТС со сбытовой организацией, а ко второму входу - еще один модем для связи также со сбытовой организацией, образуя резервный канал, при этом блок синхронизации времени счетчиков подключен ко второму входу коммутатора-преобразователя, связанного с АРМ-сервером или к дополнительному третьему входу коммутатора-преобразователя канала передачи данных в сбытовую компанию.

2. Система по п.1, отличающаяся тем, что счетчики связаны с коммутатором-преобразователем через интерфейс RS-485, а коммутаторы-преобразователи соединены с АРМ-сервером и модемами через интерфейс RS-232.

3. Система по п.1, отличающаяся тем, что коммутатор-преобразователь выполнен на принципе мультиплексирования для переключения каналов и преобразования уровней сигналов с интерфейсов RS-485 в RS-232.

4. Система по п.1, отличающаяся тем, что к компьютеру (АРМ-серверу) подключен принтер.

Автоматизированная беспроводная система дистанционного управления (асу) уличным светодиодным освещением может быть использована при проектировании и строительстве инженерно-технических объектов и систем, обеспечивающих, преимущественно, охрану выделенных зон объектов электроэнергетики, промышленности и социальной сферы, в том числе, аэропортов, аэродромов, промышленных предприятий, предприятий транспортной отрасли, зданий, контрольно-пропускных пунктов, спортивных сооружений, музейных и выставочных комплексов, а также иных объектов, относящихся к их инфраструктуре.