способ управления процессом отпуска электрической энергии с возможностью регулировки потребляемой мощности

Формула изобретения

Способ управления процессом отпуска электрической энергии с возможностью регулировки потребляемой мощности, заключающийся в том, что потребителей электроэнергии подключают к подводящей электросети через абонентские контролирующие устройства, которыми управляют из центра передаваемыми по радиоканалу командами, содержащими идентификационный номер устройства, код команды и данные, каждое абонентское контролирующее устройство имеет свой идентификационный номер, выполняет команды управления, полученные из центра управления отличающийся тем, что каждое абонентское контролирующее устройство по измеренным мгновенным значениям напряжения и тока в цепи нагрузки вычисляет количество потребленной электроэнергии и величину потребляемой нагрузкой электрической мощности, добавляет измеренное количество потребленной электроэнергии к счетчику потребленной в долг электроэнергии, ведет учет времени, прошедшего с момента прихода последней команды уменьшения счетчика потребленной в долг электроэнергии, выбирает по таблице действующий уровень ограничения мощности, соответствующий величине счетчика потребленной в долг электроэнергии или времени, прошедшего с момента прихода последней команды уменьшения счетчика потребленной в долг электроэнергии, и, если измеренная мощность, потребляемая нагрузкой, превышает выбранный уровень ограничения мощности, отключает цепь нагрузки от подводящей электрической сети, по полученной команде уменьшает величину счетчика потребленной в долг электроэнергии на значение, переданное в команде, список команд как минимум состоит из команды уменьшения счетчика потребленной в долг электроэнергии и команды ограничения потребляемой мощности на заданном уровне.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к электроизмерительной технике для учета потребляемой электроэнергии. Способ может быть использован региональными электроснабжающими организациями для отпуска электрической энергии потребителям и получения от них своевременных и полных платежей, путем введения ограничения потребляемой мощности должникам, причем уровень ограничения мощности выбирается по заранее заданному внутреннему алгоритму работы электросчетчика или передается индивидуально для каждого электросчетчика по радиоканалу из центра управления.

Известен способ централизованного дистанционного управления процессом отпуска электрической энергии, заключающийся в том, что потребителей электроэнергии подключают к подводящей электросети через абонентские контролирующие устройства, каждое из которых имеет свой идентификационный номер, измеряет количество потребленной электроэнергии, вычитает его от разрешенного к потреблению количества, отключает потребителя от подводящей электросети при уменьшении остатка разрешенного к потреблению количества электроэнергии до заранее заданного предела, выполняет команды управления, полученные из центра управления, отличающийся тем, что абонентскими контролирующими устройствами управляют из центра передаваемыми по радиоканалу командами, содержащими идентификационный номер устройства, код команды и данные о количестве разрешенной к потреблению электроэнергии, список команд, как минимум, состоит из команд подключения/отключения подводящей электросети и увеличения разрешенного к потреблению количества электроэнергии, потребители электроэнергии предварительно заказывают необходимое количество электроэнергии у поставщика (RU, патент 2225011, кл. G 01 R 21/00, 2004).

Известно также устройство, реализующее этот способ. Устройство для централизованного оперативного управления процессом отпуска и потребления электрической энергии в сетях переменного тока, содержащее измерительные преобразователи напряжения и тока, соединенные с аналогово-цифровыми преобразователями, выходы которых подключены к микроконтроллеру, энергонезависимую память, блок индикации, отключающее устройство, подключенные к микроконтроллеру, отличающееся тем, что команды управления, содержащие адрес абонентского устройства, код команды и данные о количестве отпускаемой электроэнергии, переданные по широковещательному радиоканалу, поступают в приемник команд управления, соединенный с микроконтроллером, который распознает команды, переданные в его адрес, уменьшает лимит отпускаемой электроэнергии на величину потребленной электроэнергии, рассчитанную за интервал времени между измерениями мгновенных значений напряжения и тока нагрузки, отключает цепь нагрузки при уменьшении остатка лимита отпускаемой электроэнергии до нуля, выполняет принятые команды увеличения лимита отпускаемой электроэнергии, включения и отключения цепи нагрузки (RU, патент 2193812, кл. G 01 R 21/00, 2002).

К недостаткам данного способа отпуска электроэнергии можно отнести то, что потребитель должен заранее заказывать (предварительно оплачивать) необходимое количество электроэнергии, при израсходовании этого количества электроэнергии, потребителя полностью отключают от электросети, что может вызвать конфликт с действующими нормативными актами, регламентирующими процесс оплаты за потребленную электроэнергию и не разрешающими предварительную оплату.

Основной задачей, на решение которой направлено изобретение, является создание экономически выгодного способа отпуска электроэнергии абонентам городских и районных электрических сетей, который будет стимулировать своевременную и полную оплату потребленной электроэнергии, и в то же время не будет конфликтовать с действующим законодательством.

В предлагаемом способе для управления так же, как и в (RU, патент 2225011, кл. G 01 R 21/00, 2004), используется однонаправленный радиоканал, с передачей управляющей информации от центра к абонентам. В качестве исполняющего устройства, реализующего способ, также может быть использовано абонентское контролирующее устройство (RU, патент 2193812, кл. G 01 R 21/00, 2002).

Способ отпуска электроэнергии с возможностью регулировки потребляемой мощности реализуем в системе, состоящей из центрального пункта управления, радиопередающего устройства и абонентских контролирующих устройств, и заключается в следующем:

Каждый индивидуальный потребитель подключается к электрической сети через абонентское контролирующее устройство, которое имеет свой идентификационный номер (адрес устройства), управляется по однонаправленному радиоканалу из центра, измеряет мгновенные значения напряжения и тока нагрузки, вычисляет потребляемую мощность и количество потребленной электроэнергии, также ведет учет потребленного, но еще не оплаченного количества электроэнергии (счетчик потребленной в долг электроэнергии), выбирает из заранее заданной таблицы возможных уровней долга соответствующий текущему счетчику потребленной в долг электроэнергии уровень ограничения мощности потребления, сравнивает значение текущей потребляемой мощности с выбранным из таблицы уровнем ограничения мощности, и если измеренная мощность, потребляемая нагрузкой, превышает уровень ограничения мощности, отключает нагрузку абонента от подводящей электрической сети.

От наиболее близких аналогов данный способ отличается тем, что абонентам нет необходимости предварительно покупать или заказывать в кредит у поставщика требуемое количество электроэнергии, оплата электроэнергии происходит после ее потребления, сведения об оплате передаются по радиоканалу на соответствующее абонентское контролирующее устройство. Абонентское контролирующее устройство ведет учет потребленной в долг электроэнергии, принимает радиокоманды об оплате долга, уменьшает значение счетчика потребленной в долг электроэнергии на величину оплаченного количества электроэнергии, переданного в радиокоманде.

Абонентское контролирующее устройство программируется так, что текущий уровень счетчика долга абонента (фактически еще не оплаченное потребление электроэнергии) сравнивается с допустимыми уровнями долга, заданными в таблице, хранящейся в памяти устройства. По таблице выбирается уровень ограничения мощности, который соответствует текущему значению долга. Абонентское контролирующее устройство постоянно измеряет потребляемую мощность и, если эта мощность превышает действующий уровень ограничения, отключает нагрузку абонента от электрической сети.

Абонентское контролирующее устройство имеет в своем составе блок внутренних часов с календарем и ведет отсчет времени с момента прихода последней радиокоманды, сообщающей об оплате за электроэнергию. В памяти абонентского контролирующего устройства хранится также таблица соответствия допустимых сроков задержки оплаты и уровней ограничения мощности. Если оплата задержана свыше срока, заданного в таблице и на этот момент есть определенный долг по оплате за электроэнергию, также включается режим ограничения потребляемой мощности на выбранном из таблицы уровне.

Ограничение мощности означает, что потребитель не отключается от электросети, но если он включит нагрузку, мощность которой превысит действующий уровень ограничения, абонентское контролирующее устройство отключит такую нагрузку от электросети. При снижении мощности, потребляемой нагрузкой ниже действующего уровня ограничения мощности, процесс электроснабжения (отпуска электроэнергии) возобновляется. Когда абонент оплачивает за электроэнергию, на его абонентское контролирующее устройство приходит радиокоманда об изменении уровня долга. По таблице выберется другой уровень ограничения мощности, разрешающий потребление более высокой мощности.

Количество и величины уровней контроля долга и сроков задержки оплаты в таблице и соответствующих им уровней ограничения мощности может выбираться энергоснабжающим предприятием.

Таким образом, абонент стимулируется к своевременным и полным платежам за потребленную электроэнергию.

Кроме ограничения мощности по внутреннему алгоритму, каждому абонентскому контролирующему устройству можно передать из центра радиокоманду ограничения мощности потребления на заданном уровне. При этом, если абонентское контролирующее устройство уже работает в режиме ограничения мощности потребления, в качестве действующего уровня ограничения мощности выберется наименьший. Этот режим можно использовать для организации диспетчерского управления в целях снижения общей потребляемой мощности энергосистемы (во избежание "веерных отключений").

Минимально необходимый для управления абонентскими устройствами набор команд будет иметь следующий состав:

1 - команда уменьшения счетчика потребленной в долг электроэнергии (на величину оплаченной электроэнергии);

2 - команда ограничения потребляемой мощности на заданном уровне.

Команда, как минимум, состоит из полей идентификационного номера абонентского контролирующего устройства, кода команды и данных. В качестве данных, в зависимости от кода команды могут быть: данные о количестве оплаченной электроэнергии (команда 1); уровень ограничения потребляемой мощности (команда 2).

Частные случаи команды 2:

- команда ограничения мощности на уровне 0 Вт делает невозможным потребление электроэнергии;

- команда ограничения мощности на максимально возможном уровне снимает установленное ранее ограничение.

Каждое абонентское контролирующее устройство состоит как минимум из следующих блоков:

- блок управления;

- блок радиоприемника команд;

- блок измерения;

- блок выключателя подводящей электросети;

- блок индикации.

Абонентское контролирующее устройство принимает команды, переданные по радиоканалу из центра управления, выполняет команды, переданные для него, уменьшает величину счетчика потребленной в долг электроэнергии на значение, переданное в команде, по измеренным мгновенным значениям напряжения и тока в цепи нагрузки вычисляет мгновенную мощность, потребляемую нагрузкой, и количество потребленной электроэнергии за интервал времени между измерениями, добавляет его к счетчику потребленной в долг электроэнергии, ведет учет времени с момента прихода последней команды уменьшения счетчика потребленной в долг электроэнергии, выбирает по таблице действующий уровень ограничения мощности, соответствующий величине счетчика потребленной в долг электроэнергии или времени с момента прихода последней команды уменьшения счетчика потребленной в долг электроэнергии, и если измеренная мощность, потребляемая нагрузкой, превышает выбранный уровень ограничения мощности, отключает цепь нагрузки от подводящей электрической сети. Дальнейшее включение цепи нагрузки возможно только при уменьшении измеренной мощности, потребляемой нагрузкой или при получении команды уменьшения счетчика потребленной в долг электроэнергии (она формируется после оплаты долга).

За счет перечисленной совокупности признаков предлагаемый способ отпуска электроэнергии обеспечивает своевременность и полноту оплаты за потребленную электроэнергию, возможность дистанционного централизованного регулирования мощности потребления электроэнергии абонентами и не противоречит действующему законодательству.

В частности, поскольку в качестве канала управления используется радиоканал, можно дистанционно ограничивать потребляемую мощность электроэнергии без построения специальных проводных каналов связи или каналов передачи данных, наложенных на электрическую сеть.

Использование предложенного способа позволит решить проблему неплатежей в системах электроснабжения гражданского населения и предприятий, а также прекратить практику "веерных отключений", от которой наряду с неплательщиками страдают добросовестные абоненты.

На чертеже приведена блочная схема системы централизованного дистанционного управления процессом отпуска электрической энергии, реализующей заявленный способ, составляющие которой:

1 - центр управления;

2 - радиопередающее устройство;

3 - абонентские контролирующие устройства;

4 - потребители электроэнергии;

5 - подводящая электросеть.

Центр управления состоит из компьютера или компьютерной сети, в которой ведется учет платежей за потребленную электроэнергию. В качестве радиопередающего устройства используют цифровой радиопередатчик, например, для пейджинговой связи. Реализация абонентского контролирующего устройства приведена в RU, патент 2193812, кл. G 01 R 21/00, 2002.

Абонент потребляет электроэнергию без предварительной оплаты. Абонентское контролирующее устройство ведет учет потребленной в долг электроэнергии, и если долг (или срок задержки оплаты) возрос до определенного уровня, ограничивает возможную мощность потребления, согласно заранее заданной таблице соответствия уровня долга (задержки оплаты) уровню ограничения мощности. Если потребляемая мощность превысила действующий уровень ограничения мощности, абонентское контролирующее устройство отключает нагрузку абонента от подводящей электрической сети. Для возобновления нормального процесса потребления электроэнергии, абонент вынужден отключить "лишние" электроприборы, или оплатить накопленный долг. Энергоснабжающее предприятие через центр управления формирует команду уменьшения долга за электроэнергию в соответствии с оплатой, указывает в ней идентификационный номер абонентского контролирующего устройства и количество оплаченной электроэнергии, отправляет команду через радиопередающее устройство в радиоэфир. Соответствующее абонентское контролирующее устройство принимает команду, уменьшает счетчик потребленной в долг электроэнергии на указанную в команде величину, выбирает по таблице другой уровень ограничения мощности (или полностью отменяет ограничение), разрешая тем самым потреблять большую мощность. Потребитель расходует электроэнергию, причем, абонентское контролирующее устройство измеряет количество потребленной электроэнергии и добавляет его к счетчику потребленной в долг электроэнергии. Далее процесс циклически повторяется.

Таким образом, потребитель вынужден своевременно и в полном объеме оплачивать за электроэнергию поставщику, что ведет к принципиальной ликвидации неплатежей. Поставщик электроэнергии централизованно дистанционно и оперативно управляет процессом отпуска электроэнергии, в том числе и потребляемой мощностью, не используя для этого дорогостоящие проводные каналы связи и другую инфраструктуру.