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 режимами ее потребления. Сущность полезной модели состоит в том, что автоматизированная система учета потребления электроэнергии с одноинтерфейсными счетчиками включает коммутатор-преобразователь, состоящий из блока управления, блоком коммутации с селектом и блока преобразования сигнала, который соединен через интерфейс RS-485 со счетчиками, а через интерфейс RS-485 с блоком синхронизации времени счетчиков, а также модемами для связи через городскую телефонную станцию и резервного канала для связи со сбытовой организацией. Использование предлагаемой полезной модели позволяет значительно упростить систему учета и контроля потребления электроэнергии, и снизить себестоимость ее изготовления и эксплуатационные затраты за счет исключения из ее состава дорогостоящих контроллеров.

Полезная модель относится к автоматическому учету и контролю потребления электроэнергии промышленными предприятиями, электросетевыми компаниями и может быть применена 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, 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.

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 №1). 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.

Основной недостаток этой системы заключается в том, что, во-первых она сложна как по своему элементному составу, так и в целом по схемно-структурному построению, а это 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 упрощенной компоновки автоматизированной системы, предназначенной для обслуживания потребителей, использующих данные коммерческого учета только для финансовых расчетов.

Технический результат - упрощение системы достигается тем, что промежуточное устройство выполнено в виде коммутатора-преобразователя, который состоит из блока управления, блока коммутации с селектом и блока преобразования сигнала, при этом блок синхронизации времени счетчиков, модем для связи через городскую телефонную станцию (ГТС) и модем резервного канала связи своими выходами подключены к входам блока управления и блока коммутации, который выходом соединен с блоком преобразования сигналов, а последний выходом связан с входом счетчиков. Счетчики в свою очередь связаны с коммутатором-преобразователем через интерфейс RS-485, а коммутатор-преобразователь соединен с модемами через интерфейс RS-232 и выполнен на принципе мультиплексирования для переключения каналов и преобразования уровней сигналов с интерфейса RS-485 в RS-232.

В целом автоматизированная система комплектуется известным оборудованием.

На чертеже представлена схема автоматизированной системы учета и контроля потребления электроэнергии,

Автоматизированная система включает цифровые одноинтерфейсные счетчики электроэнергии 1-n, коммутатор-преобразователь 2, блок синхронизации времени счетчиков 3 с антенной 4 (GPS) или антенной 5 (прием сигналов радиостанции «Маяк»), модем 6 для связи через ГТС 18 со сбытовой организацией и модем 7 сотовой связи для организации резервного канала. Коммутатор-преобразователь 2 основан на принципе мультиплексирования и состоит из блока 8 преобразования сигнала по току и напряжению, блока 9 коммутации с селектом 10 и блока управления 11.

При этом блок 3 синхронизации времени счетчиков 1, модемы 6 и 7 для связи со сбытовой организацией и резервного канала связи своими выходами подключены к входам блока коммутации 9 и блока управления

11, который выходом связан с блоком коммутации, три входа 12, 13, 14 которого соединены с выходами блока 3 синхронизации времени, модемов 6 и 7 ГТС и резервного каналов, а выход 15 подсоединен к входу селекта 10 блока коммутации 9.

Коммутатор-преобразователь 2 в целом предназначен для переключения каналов связи и блока 3 синхронизации времени, основным каналом связи 13 и резервным каналом 14. При включении одного канала связи коммутатор-преобразователь 2 отключает остальные каналы, однако канал связи 12 блока синхронизации времени счетчиков имеет преимущества, т.е. при необходимости его включения по заданной программе все остальные каналы 13 и 14 автоматически отключатся.

Коммутатор-преобразователь 2 выполнен в виде электронного устройства в едином корпусе с клеммами, к которым подключен через интерфейс RS-485 счетчики системы, а через интерфейс RS-232, блок синхронизации времени счетчиков и модемы 6 и 7.

Цифровые счетчики 1, посылают по запросу от модемов 6 и 7 данные о параметрах потребляемой энергии по своим выходам 17. Счетчики 1 осуществляют накопление учетной информации и передачу ее через интерфейс RS-485 в цифровом коде на модемы 6 и 7. В обратном направлении счетчик получает информацию для коррекции времени от блока 3 синхронизации времени. Использование интерфейса RS-485 позволяет подключать счетчики 1 к коммутатору-преобразователю 2. Модемы 6, 7 - устройства для преобразования сигналов из аналоговой в цифровую форму и наоборот предназначены обеспечивать последовательную передачу данных со счетчиков 1 по каналам связи 13 и 14.

Блок 3 синхронизации времени с антеннами 4 и 5 выполнены автономно и обеспечивают нормированные метрологические характеристики измерения времени. При схеме подключения блока 3 к коммутатору-преобразователю 2 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.

По запросу сбытовой организации аналоговый сигнал через телефонную линию 18 (ГТС) или антенну 16 (сотовая сеть) поступает в модемы 6 или 7 и в цифровой форме с помощью интерфейса RS-232 подается на коммутатор-преобразователь 2, где преобразуется блоком 8 по току и напряжению, коммутируется блоком 9 на требуемый канал и через интерфейс RS-485 направляется на вход 17 адресного счетчика 1.

После анализа запроса счетчик 1 выдает сигнал в обратном направлении, т.е. через выход 17 - RS-485 - коммутатор-преобразователь

2 - RS-232 - модемы 6 или 7, 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 13 (ГТС) или антенну 16 (сотовая телефонная сеть) в сбытовую организацию.

Коррекция времени счетчиков 1 осуществляется через антенну 5 (сигнал точного времени радиостанции «Маяк») или антенну 4 (система GPS) блок 3 - RS-232 по каналу 12 - коммутатор-преобразователь 2 - RS-485 - вход 17 всех счетчиков 1, имеющихся в автоматизированной системе, при этом при автоматическом включении по программе канала 12 коррекции времени счетчиков 1 все остальные каналы 13 и 14 автоматически отключаются. Осуществляется это следующим образом, Сигнал точного времени из блока 3 поступает одновременно на блок 9 и блок 11 управления, который через селект 10 переключает систему только на функционирование канала 12. Информация о коррекции времени счетчиков 1 поступает по выходу 17 через интерфейс RS-485 на преобразователь 8, коммутатор 9, интерейс RS-232 канала 12 в блок 3 синхронизации времени счетчиков для окончательного анализа и согласования времени. 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 дорогостоящего оборудования.

1. Автоматизированная система учета и контроля потребления электроэнергии, включающая цифровые одноинтерфейсные счетчики, соединенные каждый своим входом каналом связи с промежуточным устройством, блок синхронизации времени счетчиков, модем для связи через городскую телефонную станцию (ГТС) и модем резервного канала связи со сбытовой организацией, отличающаяся тем, что промежуточное устройство выполнено в виде коммутатора-преобразователя, состоящего из блока управления, блока коммутации с селектом и блока преобразования сигнала, при этом блок синхронизации времени счетчиков, модемы для связи через ГТС и резервного канала для связи со сбытовой организацией своими выходами подключены к входам блока коммутации и блока управления, выходом связанного через селект с входом блока коммутации, выходы которого каждый в отдельности соединены с входами модемов ГТС, резервного канала связи и блока синхронизации времени, а также с входом блока преобразователя сигналов, связанным с выходами счетчиков системы.

2. Система по п.1, отличающаяся тем, что счетчики связаны с коммутатором-преобразователем через интерфейс RS-485, а коммутатор-преобразователь соединен с 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.