способ контроля и управления процессом потребления электрической энергии и устройство для его осуществления

Формула изобретения

1. Способ контроля и управления процессом потребления электрической энергии, включающий передачу команд управления из центра управления в блок устройств сбора-передачи данных и управления по двунаправленным каналам связи общего доступа с уникальными идентификационными адресами, подключение потребителей электроэнергии к подводящей электросети через устройства коммутации нагрузки, управляемые сигналами от счетчиков электрической энергии, которые измеряют для каждого потребителя электрической энергии напряжение в электросети, электрический ток, мощность нагрузки и количество потребленной электрической энергии, и подключение счетчиков электрической энергии каждого потребителя электроэнергии к блоку устройств сбора-передачи данных и управления по двунаправленным каналам связи общего доступа с уникальными идентификационными адресами, отличающийся тем, что предварительно записывают в блок энергонезависимой памяти значения величин комплексных сопротивлений и значения длин участков подводящей электросети от трансформаторной подстанции до каждого потребителя электроэнергии, вычисляют разницу между отпущенной и суммарной потребленной потребителями электроэнергии электрической энергии, фиксируют изменение технического состояния подводящей электросети по величине отклонения за нормируемые пределы разницы отпущенной и потребленной потребителями электроэнергии электрической энергии, определяют корреляцию графика отклонения за нормируемые пределы разницы отпущенной и потребленной потребителями электроэнергии электрической энергии с графиками изменения потребления электрической энергии отдельными потребителями электроэнергии, сравнивают реальные и рассчитанные по комплексным сопротивлениям и длинам участков подводящей электросети от трансформаторной подстанции до каждого потребителя электроэнергии падения напряжений в подводящей электросети, выявляют участки подводящей электросети с возможными техническими неисправностями и (или) несанкционированным отбором электрической энергии, направляют на аварийные участки подводящей электросети ремонтно-технический персонал и (или) отключают от подводящей электросети отдельных потребителей электроэнергии, осуществляющих несанкционированный отбор электрической энергии.

2. Устройство для контроля и управления процессом потребления электрической энергии, отличающееся тем, что содержит «n» структурно идентичных локальных модулей учета и регулирования потребления электрической энергии, каждый из которых включает блок учета электрической энергии и коммутации нагрузки, который выходом подключен к входу потребителя электроэнергии, первым входом связан через подводящую электросеть с выходом трансформаторной подстанции, а вторым входом подсоединен по двунаправленному каналу связи общего доступа с уникальным идентификационным адресом к блоку устройств сбора-передачи данных и управления, и центр управления, подключенный по двунаправленным каналам связи общего доступа с уникальными идентификационными адресами к блоку устройств сбора-передачи данных и управления, к трансформаторной подстанции и к блоку энергонезависимой памяти.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к средствам электроизмерительной техники для учета расхода электроэнергии и управления средствами коммутации питающих сетей и может быть использовано электроснабжающими организациями для выявления и предотвращения несанкционированного вмешательства в процесс отпуска электроэнергии потребителям.

Известен способ централизованного дистанционного управления процессом отпуска электрической энергии (Патент РФ № 2225011, G01R 21/00, 2004 г.), который включает передачу команд управления из центра управления в индивидуальные устройства сбора-передачи данных и управления по двунаправленным каналам связи общего доступа с уникальными идентификационными адресами, подключение потребителей электроэнергии к подводящей электросети через устройства коммутации нагрузки, управляемые счетчиками электрической энергии, которые осуществляют измерение напряжения в электросети, а также электрического тока, мощности и электрической энергии, потребляемые нагрузкой каждого потребителя электрической энергии, и подключение счетчиков электрической энергии каждого потребителя электроэнергии непосредственно к индивидуальному устройству сбора-передачи данных и управления.

Недостатком данного способа является высокая стоимость и значительная сложность реализации, обусловленные применением индивидуальных устройств сбора-передачи данных и управления, а также отсутствие возможности распознавания участков подводящей электросети с техническими неисправностями и (или) несанкционированным отбором электрической энергии.

Наиболее близким к заявляемому является «Способ управления процессом отпуска электрической энергии на территориях с высокой концентрацией потребителей» (Патент РФ № 2277280, H02J 13/00, G01R 11/00, 2006 г.), принятый за прототип, заключающийся в том, что команды управления передают из центра управления по радиоканалу, команда управления состоит из адресной части, кода команды и данных, потребителей электроэнергии подключают к подводящей электросети через устройства коммутации нагрузки, управляемые сигналами от счетчиков электрической энергии, которые измеряют мощность, потребляемую нагрузкой, и количество потребленной электрической энергии, накапливают его с нарастающим итогом в регистре-накопителе потребленных кВт-часов, счетчики электрической энергии объединяют в группы, подключают проводными каналами связи к устройствам управления группой счетчиков, каждому счетчику и каждому устройству управления группой счетчиков присваивают свой идентификатор, в центре управления ведут учет общего количества оплаченных кВт-часов для каждого счетчика, сведения об оплаченном количестве кВт-часов передают по радиоканалу в соответствующей команде, указав в ее адресной части идентификатор устройства управления группой счетчиков и идентификатор счетчика, а в части данных общее количество оплаченных кВт-часов, устройства управления группой счетчиков принимают команды, переданные по радиоканалу, записывают и хранят в собственной памяти количество оплаченных кВт-часов для каждого счетчика подчиненной группы, далее передают полученное значение оплаченных кВт-часов по проводному каналу связи счетчику с идентификатором, указанным в адресной части команды, а счетчики электрической энергии получают по проводному каналу связи общее количество оплаченной электрической энергии и записывают его в свой регистр-накопитель оплаченных кВт-часов, вычисляют баланс как разность между регистром-накопителем оплаченных кВт-часов и регистром-накопителем потребленных кВт-часов, по вычисленному значению баланса в таблице, записанной в памяти счетчиков, выбирают допустимый уровень потребляемой мощности, если измеренный счетчиком уровень потребляемой мощности превысил допустимый, выдают устройству коммутации нагрузки сигнал отключения нагрузки от питающей электрической сети.

Недостатком указанного способа является отсутствие возможности распознавания участков подводящей электросети с техническими неисправностями и (или) несанкционированным отбором электрической энергии.

Технический результат предлагаемого способа заключается в обеспечении точности и достоверности определения участков подводящей электросети с возможными техническими неисправностями и (или) несанкционированным отбором электрической энергии.

Технический результат достигается тем, что в способе контроля и управления процессом потребления электрической энергии передают команды управления из центра управления, подключают потребителей электроэнергии к подводящей электросети через устройства коммутации нагрузки, управляемые сигналами от счетчиков электрической энергии, которые измеряют мощность, потребляемую нагрузкой, и количество потребленной электрической энергии, счетчики электрической энергии объединяют в группы, подключают проводными каналами связи к устройствам управления группой счетчиков, каждому счетчику и каждому устройству управления группой счетчиков присваивают свой идентификатор, записывают в блок энергонезависимой памяти значения величин комплексных сопротивлений и значения длин участков подводящей электросети от трансформаторной подстанции до каждого потребителя электроэнергии, вычисляют разницу между отпущенной и суммарной потребленной потребителями электроэнергии электрической энергии, фиксируют изменение технического состояния подводящей электросети по величине отклонения за нормируемые пределы разницы отпущенной и потребленной потребителями электроэнергии электрической энергии, определяют корреляцию графика отклонения за нормируемые пределы разницы отпущенной и потребленной потребителями электроэнергии электрической энергии с графиками изменения потребления электрической энергии отдельными потребителями электроэнергии, сравнивают реальные и рассчитанные по комплексным сопротивлениям и длинам участков подводящей электросети от трансформаторной подстанции до каждого потребителя электроэнергии падения напряжений в подводящей электросети, выявляют участки подводящей электросети с возможными техническими неисправностями и (или) несанкционированным отбором электрической энергии, направляют на аварийные участки подводящей электросети ремонтно-технический персонал и (или) отключают от подводящей электросети отдельных потребителей электроэнергии, осуществляющих несанкционированный отбор электрической энергии.

Устройство, реализующее данный способ, содержит «n» структурно идентичных локальных модулей учета и регулирования потребления электрической энергии, каждый из которых включает блок учета электрической энергии и коммутации нагрузки, который выходом подключен ко входу потребителя электроэнергии, первым входом связан через электросеть с выходом трансформаторной подстанции, а вторым входом подсоединен по двунаправленному каналу связи общего доступа с уникальным идентификационным адресом к блоку устройств сбора-передачи данных и управления, и центр управления, подключенный по двунаправленным каналам связи общего доступа с уникальными идентификационными адресами к блоку устройств сбора-передачи данных и управления, к трансформаторной подстанции и к блоку энергонезависимой памяти.

На фиг.1 приведена блок-схема предлагаемого устройства для контроля и управления процессом потребления электрической энергии.

Устройство для контроля и управления процессом потребления электрической энергии содержит «n» структурно идентичных локальных модулей учета и регулирования потребления электрической энергии, каждый из которых включает блок учета электрической энергии и коммутации нагрузки 2_i, где 1_i (i=1÷n), который выходом подключен ко входу потребителя электроэнергии 3_i, первым входом связан через подводящую электросеть 4 с выходом трансформаторной подстанции 5, а вторым входом подсоединен по двунаправленному каналу связи общего доступа с уникальным идентификационным адресом к блоку устройств сбора-передачи данных и управления 6. Центр управления 7 подключен по двунаправленным каналам связи общего доступа с уникальными идентификационными адресами к блоку устройств сбора-передачи данных и управления 6, к трансформаторной подстанции 5 и к блоку энергонезависимой памяти 8.

Способ осуществляется следующим образом.

Предварительно в энергонезависимую память 8 записывают величины комплексных сопротивлений и длин участков подводящей электросети от трансформаторной подстанции до каждого потребителя электроэнергии и по двунаправленному каналу связи общего доступа с уникальными идентификационными адресами передаются по запросу в центр управления 7.

Блоки учета электрической энергии и коммутации нагрузки 2_i производят непрерывное измерение напряжения U_i в электросети 4, а также электрического тока I_i мощности нагрузки P_i и электрической энергии W_i, потребляемой нагрузкой каждого потребителя электрической энергии 3_i.

Результаты измерений направляются по двунаправленным каналам связи общего доступа с уникальными идентификационными адресами в блок устройств сбора-передачи данных и управления 6 и по запросу в центр управления 7, где осуществляется анализ технического состояния подводящей электросети 4 по величине отклонения за нормируемые пределы разницы отпущенной, т.е. измеренной на выходе трансформаторной подстанции 5 электрической энергии W_о, и потребленной потребителями электроэнергии 3_i суммарной электрической энергии , причем а также определение корреляции графика отклонения за нормируемые пределы 6 разницы отпущенной W_o и потребленной «n» потребителями электроэнергии 3_i суммарной электрической энергии с графиком изменения потребления электрической энергии отдельными потребителями электроэнергии 3_i и сравнение реальных и рассчитанных по комплексным сопротивлениям и длинам участков подводящей электросети 4 от трансформаторной подстанции 5 до каждого потребителя электроэнергии 3_i падений напряжений в подводящей электросети 4.

Данные об отпущенной электрической энергии W_o с трансформаторной подстанции 5 передаются по запросу в центр управления 7 по двунаправленному каналу связи общего доступа с уникальными идентификационными адресами. Если то можно сделать вывод об ухудшении технического состояния контактов подводящей электросети 4 либо о несанкционированном отборе электрической энергии в случае одновременного снижения мощности нагрузки P_i потребителя электрической энергии 3_i.

Более достоверно указывает на несанкционированный отбор электрической энергии потребителем электрической энергии 3_i факт следующего соотношения между реальным падением напряжения U_i у потребителя электрической энергии 3 _i и U_i(paсч.), рассчитанным по величинам электрических токов I_i, комплексных сопротивлений и длин участков подводящей электросети 4: U_i> U_(pacч.).

По результатам анализа технического состояния подводящей электросети 4 в центре управления 7 принимается решение о направлении на аварийные участки подводящей электросети 4 ремонтно-технического персонала и (или) об отключении от подводящей электросети 4 отдельных потребителей электроэнергии 3_i, осуществляющих несанкционированный отбор электрической энергии.

Таким образом, реализация предложенных способа и устройства позволяет обеспечить высокую точность и достоверность определения участков подводящей электросети с возможными техническими неисправностями и (или) несанкционированным отбором электрической энергии, а также принять необходимые меры по оперативному устранению выявленных нарушений.