способ учета электрической энергии и устройство для его осуществления

Формула изобретения

Устройство учета электрической энергии, содержащее преобразователь электрической мощности в частоту импульсов и последовательно соединенные суммирующее устройство и индикатор, а также ключ и блок управления, причем вход напряжения преобразователя электрической мощности в частоту импульсов соединен с первым и вторым входами блока управления, выход которого соединен с управляющим входом ключа, вход которого соединен с выходом преобразователя электрической мощности в частоту импульсов, а выход - с входом суммирующего устройства, блок управления содержит обнаружитель отклонения амплитуды напряжения, обнаружитель отклонения частоты напряжения, первый и второй инверторы, элемент ИЛИ, первый и второй сигнализаторы и первое и второе регистрирующие устройства, причем первым и вторым входами блока управления являются соответственно вход обнаружителя отклонения амплитуды напряжения и обнаружителя отклонения частоты напряжения, выход которого соединен одновременно с входами второго инвертора, сигнализатора и регистрирующего устройства, выход обнаружителя отклонения амплитуды напряжения соединен одновременно с входами первого инвертора, сигнализатора и регистрирующего устройства, выходы первого и второго инверторов соединены с первым и вторым входами элемента ИЛИ, выход которого, выходы обнаружителя отклонения амплитуды, обнаружителя отклонения частоты являются соответственно первым, вторым и третьим выходами блока управления, отличающееся тем, что дополнительно введены блок сигнализации и блок контроля диспетчера, первый и второй входы которого соединены соответственно со вторым и третьим выходами блока управления, а выход соединен по беспроводной связи с входом блока приема информации диспетчером, блок сигнализации содержит спутниковый приемник, электронные часы, первый и второй элементы И, блок памяти и передающее устройство, при этом первым и вторым входами блока сигнализации являются первые входы соответственно первого и второго элементов И, вторые и третьи входы которых соединены соответственно с выходами спутникового приемника и электронных часов, выходы первого и второго элементов И соединены соответственно с первым и вторым входами блока памяти, выход которого соединен с входом передающего устройства, выход которого является выходом блока сигнализации, блок контроля диспетчера содержит последовательно соединенные приемное устройство, согласующее устройство и микроЭВМ, причем входом блока контроля диспетчера является приемное устройство.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к электрическим измерениям и может быть использовано в устройствах учета электрической энергии.

Известно устройство учета электрической энергии, содержащее преобразователь электрической мощности в частоту импульсов, первое суммирующее устройство, ассоциативный генератор числоимпульсного кода, второе суммирующее устройство и индикатор, при этом вход указанного генератора подключен к выходу преобразователя электрической мощности в частоту импульсов, информационный выход - к входу второго суммирующего устройства, а выход изменения тарифа - к входу индикатора (Патент РФ № 2019842, м. кл. G01R 22/00, опубл. 15.09.1994 [1]).

Недостатком устройства являются заниженные функциональные возможности, обусловленные тем, что учет электрической энергии происходит независимо от качества поставляемой электрической энергии. Одинаково учитывается как качественная, удовлетворяющая требованиям ГОСТ электрическая энергия, так и неудовлетворяющей им. Не осуществляется обнаружение, индикация, сигнализация и документирование наличия отклонений качества поставляемой электрической энергии от требований ГОСТ.

Наиболее близким к изобретению является устройство учета электрической энергии, содержащее преобразователь электрической мощности в частоту импульсов и последовательно соединенные суммирующее устройство и индикатор, а также ключ и блок управления, причем вход напряжения преобразователя электрической мощности в частоту импульсов соединен с первым и вторым входами блока управления, выход которого соединен с управляющим входом ключа, вход которого соединен с выходом преобразователя электрической мощности в частоту импульсов, а выход - с входом суммирующего устройства, блок управления содержит последовательно соединенные обнаружитель отклонения амплитуды напряжения поставляемой электрической энергии от требований ГОСТ, первый инвертор и первый вход элемента ИЛИ, выход которого является выходом блока управления, последовательно соединенные обнаружитель отклонения частоты напряжения поставляемой электрической энергии от требований ГОСТ, второй инвертор и второй вход элемента ИЛИ, первый и второй сигнализаторы и первое и второе регистрирующие устройства, причем входы первого сигнализатора и первого регистрирующего устройства соединены с выходом обнаружителя отклонения амплитуды напряжения поставляемой электрической энергии от требований ГОСТ, вход которого соединен с первым входом блока управления, входы второго сигнализатора и второго регистрирующего устройства соединены с выходом обнаружителя отклонения частоты напряжения поставляемой электрической энергии от требований ГОСТ, вход которого соединен со вторым входом блока управления (Винокуров В.И., Зыков В.Н., Способ учета электрической энергии и устройство для его осуществления, патент РФ на изобретение № 2449297 от 27.04.2012 г. [2]).

Недостатком данного устройства является недостаточная степень информативности, так как диспетчеру для принятия решений не доводится информация о координатах устройства потребителя или группы потребителей и время начала отклонений параметров электрической энергии от заданных значений. Наличие данной информации позволить минимизировать потери связанные с поступлением электрической энергии с параметрами не соответствующим значениям ГОСТ.

Технической задачей изобретения является расширение информативности путем сообщения диспетчеру информации о координатах устройства учета электрической энергии и времени поступления электрической энергии с параметрами не соответствующим значениям ГОСТ.

Технический результат достигается устройством учета электрической энергии, содержащим преобразователь электрической мощности в частоту импульсов и последовательно соединенные суммирующее устройство и индикатор, а также ключ и блок управления, причем вход напряжения преобразователя электрической мощности в частоту импульсов соединен с первым и вторым входами блока управления, выход которого соединен с управляющим входом ключа, вход которого соединен с выходом преобразователя электрической мощности в частоту импульсов, а выход - с входом суммирующего устройства, блок управления содержит обнаружитель отклонения амплитуды напряжения, обнаружитель отклонения частоты напряжения, первый и второй инверторы элемент ИЛИ, первый и второй сигнализаторы и первое и второе регистрирующие устройства, причем первым и вторым входами блока управления являются соответственно вход обнаружителя отклонения амплитуды напряжения и обнаружителя отклонения частоты напряжения, выход которого соединен одновременно с входами второго инвертора, сигнализатора и регистрирующего устройства, выход обнаружителя отклонения амплитуды напряжения соединен одновременно с входами первого инвертора, сигнализатора и регистрирующего устройства, выход первого и второго инвертора соединены с первым и вторым входами элемента ИЛИ, выход которого, выходы обнаружителя отклонения амплитуды, обнаружителя отклонения частоты, являются соответственно первым, вторым и третьим выходами блока управления, дополнительно введен блок сигнализации и блок контроля диспетчера, первый и второй вход которого соединены соответственно со вторым и третьим выходами блока управления, а выход соединен по беспроводной связи с входом блока приема информации диспетчером, блок сигнализации содержит спутниковый приемник, электронные часы, первый и второй элементы И, блок памяти и передающее устройство, при этом первым и вторым входами блока сигнализации, являются первые входы соответственно первого и второго элементов И, вторые и третьи входы которых соединены соответственно с выходами спутникового приемника и электронных часов, выходы первого и второго элементов И соединены соответственно с первым и вторым входами блока памяти, выход которого соединен с входом передающего устройства, выход которого является выходом блока сигнализации, блок контроля диспетчера содержит последовательно соединенные приемное устройство, согласующее устройство и микроЭВМ, причем входом блока контроля диспетчера является приемное устройство.

Новыми элементами по устройству являются блок сигнализации и блок контроля диспетчера и связи между новыми и старыми элементами.

На фигуре представлена структурная схема устройства учета электрической энергии, где: 1 - преобразователь электрической мощности в частоту импульсов; 2 - суммирующее устройство; 3 - индикатор; 4 - ключ; 5 - блок управления; блок 6 сигнализации, блок 7 контроля диспетчера, 8 - обнаружитель отклонения амплитуды напряжения; 9 - обнаружитель отклонения частоты напряжения; 10, 11 - инверторы; 12 - элемент ИЛИ; 13, 14 - сигнализаторы; 15, 16 - регистрирующие устройства.

Обнаружитель 8 отклонения амплитуды напряжения и обнаружитель 9 отклонения частоты напряжения, определяют отклонения параметров электроэнергии относительно заданных значений ГОСТ.

Устройство учета электрической энергии содержит преобразователь 1 электрической мощности в частоту импульсов, последовательно соединенные суммирующее 2 устройство и индикатор 3, а также ключ 4 и блок управления 5, блок 6 сигнализации, блок 7 контроля диспетчера, причем вход напряжения преобразователя 1 электрической мощности в частоту импульсов соединен с первым и вторым входами блока управления 5, первый выход которого соединен с управляющим входом ключа 4, вход которого соединен с выходом преобразователя 1 электрической мощности в частоту импульсов, а выход - с входом суммирующего 2 устройства, второй и третий выходы блока 5 управления соединены с первым и вторым входами блока 6 сигнализации, выход которого по беспроводной связи соединен с входом блока 7 контроля диспетчера, блок управления 5 содержит последовательно соединенные обнаружитель 8 отклонения амплитуды напряжения, обнаружитель 9 отклонения частоты напряжения, первый 10 и второй 11 инверторы, элемент ИЛИ 12, первый 13 и второй 14 сигнализаторы и первое 15 и второе 16 регистрирующие устройства, блок 6 сигнализации содержит приемник 17 спутниковой навигации, электронные часы 18 с таймером, первый 19 и второй 20 элементы И, блок 21 памяти и передающее устройство 22, блок 7 контроля диспетчера содержит приемное устройство 23, согласующее устройство 24, микроЭВМ 25, первый и второй входы блока 5 управления являются входами соответственно обнаружителя 8 отклонения амплитуды напряжения, обнаружителя 9 отклонения частоты напряжения, выход обнаружителя 8 отклонения амплитуды напряжения соединен одновременно с входами первого 10 инвертора, первого 13 сигнализатора и первого 15 регистратора, выход обнаружителя 9 отклонения частоты напряжения соединен одновременно с входами второго 11 инвертора, второго 14 сигнализатора, второго 16 регистратора, выходы первого и второго инверторов соединены соответственно с первым и вторым входами элемента ИЛИ 12, выходы элемента ИЛИ 12, обнаружителя 8 отклонения амплитуды напряжения, обнаружителя 9 отклонения частоты напряжения являются соответственно первым, вторым и третьим выходами блока управления, первый и второй входы блока 6 сигнализации являются соответственно первыми входами первого 19 и второго 20 элементов И, вторые и третьи входы которых соединены соответственно с выходами приемника 17 спутниковой навигации и электронных часов 18, выходы первого 19 и второго 20 элементов И соединены соответственно с первым и вторым входами блока 21 памяти, выход которого соединен с входом передающего устройства 22, вход блока 7 контроля диспетчера является входом приемного устройства 23.

Устройство учета электрической энергии функционирует следующим образом. В процессе учета электрической энергии, потребляемой нагрузкой, подключенной к электрической сети, ток i и напряжение U преобразуют посредством преобразователя 1 электрической мощности в частоту импульсов, пропорциональную мощности P=i U в нагрузке. Указанное преобразование осуществляют, например, путем непосредственного перемножения сигналов, пропорциональных току и напряжению с последующим преобразованием сигнала произведения в частоту импульсов известными средствами.

При соответствии параметров поставляемой электрической энергии требованиям ГОСТ на выходах первого 7 и второго 10 инверторов формируются разрешающие сигналы, которые через элемент 8 ИЛИ поступают на управляющий вход ключа 4. Ключ 4 находится в открытом состоянии и обеспечивает поступление импульсов с выхода преобразователя 1 электрической мощности в частоту импульсов на вход суммирующего 2 устройства. Количество импульсов, подсчитанное суммирующим 2 устройством, пропорционально израсходованной электроэнергии. Полученное значение индицируется индикатором 3.

Блок 5 управления осуществляет формирование запрещающего сигнала на ключ 4 при обнаружении отклонения амплитуды или частоты напряжения поставляемой электрической энергии от требований ГОСТ. Рассмотрим функционирование устройства при наличии отклонения амплитуды поставляемой электрической энергии от требований ГОСТ.

В этом случае на выходе обнаружителя 6 отклонения амплитуды напряжения поставляемой электрической энергии от требований ГОСТ формируется сигнал, который приводит к снятию сигнала на выходе первого 7 инвертора и в итоге к запиранию ключа 4. Учет поставляемой электрической энергии суммирующим 2 устройством прекращается на время отклонения амплитуды напряжения поставляемой электрической энергии от требований ГОСТ.

При обнаружении отклонения частоты напряжения поставляемой электрической энергии от требований ГОСТ происходит аналогичное запирание ключа 4 на время отклонения.

При обнаружении отклонения амплитуды или частоты напряжения поставляемой электрической энергии от требований ГОСТ происходит индикация наличия отклонения первым 13 или вторым 14 сигнализаторами и документация первым 15 или вторым 16 регистрирующими устройствами.

Использование способа и устройства учета электрической энергии в быту позволит производить учет только соответствующей требованиям ГОСТ энергии и позволит доказать наличие отклонений поставляемой энергии от требований ГОСТ при конфликтной ситуации.

Однако для обеспечения оперативности при устранении отклонений необходимо дополнительная информация для диспетчера о координатах места и времени возникновений нарушений в поставке электронергии.

Это обеспечивается следующим образом.

На первый и второй входы блока 6 сигнализации и соответственно на первые входы первого 19 и второго 20 элементов И, поступают сигналы с выходов соответственно обнаружителя 8 отклонения амплитуды напряжения, обнаружителя 9 отклонения частоты напряжения, на вторые и третьи входы которых поступают сигналы соответственно с выходов приемника 17 спутниковой навигации и электронных часов 18.

Сигналы соответствующие координатам устройства учета электрической энергии и времени начала отклонений параметров электроэнергии от заданных значений поступают с выходов первого 19 и второго 20 элементов И, соответственно на первые и вторые входы блока 21 памяти, с выхода которого поступает на вход передающего устройства 22, и по беспроводной связи на вход блока 7 контроля диспетчера и соответственно на вход приемного устройства 23, с выхода которого через согласующее устройство 24 поступает на вход микроЭВМ 25.

Таким образом, диспетчер может контролировать качество поданной электроэнергии для потребителей и своевременно принимать решения в случае отклонения параметров электроэнергии от допустимых значений.

Источники информации

1. Патент РФ на изобретение № 2019842, кл. G01R 22/00, опубл. 15.09.1994.

2. Винокуров В.И., Зыков В.Н. Способ учета электрической энергии и устройство для его осуществления, патент РФ на изобретение № 2449297, МПК G01R 22/00 (2006.01) опубл. 27.04.2012 г. (прототип).