Автоматическое устройство учета расхода электроэнергии

 

Изобретение относится к области электроэнергетики, более конкретно к средствам распределения, контроля и учета расхода электроэнергии и управления средствами коммутации питающих сетей, и может найти применение в коллективных и индивидуальных системах учета потребления и оплаты электроэнергии. Технический результат заключается в создании автоматического устройства учета расхода электроэнергии индивидуальным или коллективным потребителем с возможностью непосредственного или дистанционного контроля санкционированного потребления по результатам договорной оплаты услуг за поставку электроэнергии в режиме текущего времени или в кредит. Для этого устройство содержит энергонезависимое запоминающее устройство, часы реального времени, устройство ввода защищенной информации, клавиатуру, коммутационное устройство, интерфейс и микроконтроллер, причем входная шина электронного счетчика для определения расхода электроэнергии соединена с электросетью потребителя, его выходная шина соединена с первой входной шиной микроконтроллера, входная шина устройства индикации соединена с первой выходной шиной микроконтроллера, выходная шина клавиатуры соединена со второй входной шиной микроконтроллера, шина вход-выход энергонезависимого запоминающего устройства соединена с первой шиной вход-выход микроконтроллера, выходная шина устройства ввода защищенной информации соединена с третьей входной шиной микроконтроллера, выходная шина часов реального времени соединена с четвертой входной шиной микроконтроллера, входная силовая шина коммутационного устройства соединена с электросетью потребителя, шина управляющего входа коммутационного устройства соединена со второй выходной шиной микроконтроллера, выходная силовая шина коммутационного устройства соединена с электросетью потребителя, первая шина вход-выход интерфейса соединена со второй шиной вход-выход микроконтроллера, а вторая шина вход-выход интерфейса - с внешними устройствами для обмена информацией. 1 ил.

Изобретение относится к области электроэнергетики, более конкретно к средствам распределения, контроля и учета расхода электроэнергии и управления средствами коммутации питающих сетей, и может найти применение в коллективных и индивидуальных системах учета потребления и оплаты электроэнергии.

Известно устройство учета потребления электроэнергии, содержащее электромеханический счетчик, включающий механический индикатор потребленной мощности нарастающим итогом (см. БСЭ изд. “Советская энциклопедия”, статья “Счетчики электрические”, 1976 г., с.131).

Недостатком такого устройства является возможность несанкционированного потребления электроэнергии и отсутствие средств дистанционного контроля текущего потребления электроэнергии со стороны поставщиков электроэнергии и коммунальных служб.

Наиболее близким техническим решением является автоматическое устройство учета расхода электроэнергии, содержащее средства определения потребленной мощности нарастающим итогом в реальном времени и электронный индикатор потребленной мощности (см. Альбом инженерных решений энергоэффективных систем теплоснабжения “Системы управления ИАСУЭ НПО “ЭНЭЛЭКО”, счетчики электроэнергии СЭБ21М1 (сертификат МСК ИСО 9002-96)”, 2000 г., с.130 - прототип).

К недостаткам известного устройства можно отнести также необходимость непосредственного периодического контроля и учета показаний расхода электроэнергии представителями коммунальных служб и связанные с этим трудности учета оплаты электроэнергии потребителем.

Решаемой задачей является создание автоматического устройства учета расхода электроэнергии индивидуальным или коллективным потребителем с возможностью непосредственного или дистанционного контроля санкционированного потребления по результатам договорной оплаты услуг за поставку электроэнергии в режиме текущего времени или в кредит.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в автоматическом устройстве учета расхода электроэнергии, содержащем средства для определения и индикации потребленной мощности, согласно изобретению устройство дополнительно содержит энергонезависимое запоминающее устройство, часы реального времени, устройство ввода защищенной информации, клавиатуру, коммутационное устройство, интерфейс и микроконтроллер, причем входная шина электронного счетчика для определения расхода электроэнергии соединена с электросетью потребителя, его выходная шина соединена с первой входной шиной микроконтроллера, входная шина устройства индикации соединена с первой выходной шиной микроконтроллера, выходная шина клавиатуры соединена со второй входной шиной микроконтроллера, шина вход-выход запоминающего устройства соединена с первой шиной вход-выход микроконтроллера, выходная шина устройства ввода защищенной информации соединена с третьей входной шиной микроконтроллера, выходная шина часов реального времени соединена с четвертой входной шиной микроконтроллера, входная силовая шина коммутационного устройства соединена с питающей электросетью, шина управляющего входа коммутационного устройства соединена со второй выходной шиной микроконтроллера, выходная силовая шина коммутационного устройства соединена с электросетью потребителя, первая шина вход-выход интерфейса соединена со второй шиной вход-выход микроконтроллера, а вторая шина вход-выход интерфейса соединена с внешними устройствами для обмена информацией.

Такое выполнение автоматического устройства учета расхода электроэнергии позволяет, кроме текущего измерения расхода электроэнергии потребителем, выполнять информационные и коммуникационные функции, связанные с предупреждением потребителя о минимальном остатке договорного и оплаченного объема электроэнергии, фиксации предоплаты или автоматического отключения потребителя при исчерпании ресурса оплаты.

Блок - схема предложенного устройства приведена на чертеже.

Автоматическое устройство учета расхода электроэнергии содержит электронный счетчик потребленной мощности 1, устройство индикации 2, энергонезависимое запоминающее устройство 3, часы реального времени 4, устройство ввода защищенной информации 5, клавиатуру 6, коммутационное устройство 7, интерфейс 8 и микроконтроллер 9.

Устройство ввода защищенной информации 5 предполагает наличие у потребителя средств активизации терминала для его перепрограммирования согласно оплаченному объему электроэнергии (карта, микросхема, электронный ключ и т.п.).

Особенностью схемы соединений указанных элементов является то, что входная шина счетчика 1 соединена с сетью на стороне потребителя, его выходная шина - с первой входной шиной микроконтроллера 9, входная шина устройства индикации 2 соединена с первой выходной шиной микроконтроллера 9, шина вход-выход запоминающего устройства 3 соединена с первой шиной вход-выход микроконтроллера 9, выходная шина часов реального времени 4 соединена с четвертой входной шиной интерфейса 9, выходная шина устройства ввода защищенной информации 5 соединена с третьей входной шиной микроконтроллера 9, выходная шина клавиатуры 6 соединена со второй входной шиной микроконтроллера 9, первая шина вход-выход интерфейса 8 соединена со второй шиной вход-выход микроконтроллера 9, вторая шина вход-выход интерфейса соединена с внешними устройствами ВУ для обмена информацией, входная силовая шина коммутационного устройства 7 соединена с питающей электросетью, его выходная силовая шина соединена с электросетью потребителя, а шина управляющего входа коммутационного устройства 7 соединена со второй выходной шиной микроконтроллера 9.

Конкретный пример реализации устройства возможен с использованием следующей элементной базы и компонентов.

В качестве основы для электронного счетчика 1 расхода электроэнергии с устройством индикации 2 используется микросхема AD7754 (счетчик) и устройство LDM-209 (индикатор). Микроконтроллер разработан на базе микросхемы АТ89С51, а энергонезависимое запоминающее устройство - на базе микросхемы SEEPROM AT24C64. Микросхема ADM202 используется в качестве интерфейса, коммутатором служит оптосимистор, а в качеств часов реального времени - микросхема RTS4543.

Автоматическое устройство учета расхода электроэнергии работает следующим образом.

При оплаченном кредите за поставку электроэнергии на ближайший период времени питающая электросеть подключена к сети потребителя через открытый коммутатор 7. Электронный счетчик 1 накопительным итогом определяет потребляемую мощность, которая наравне с другой сопутствующей информацией отражается на табло индикатора 2 (состояние текущего счета, предупреждения о минимальном остатке на счете, сроке предполагаемого автоматического отключения сети потребителя и др.).

Микроконтроллер 9 обеспечивает совместную работу счетчика 1, индикатора 2, запоминающего устройства 3, часов реального времени 4, устройства ввода защищенной информации 5, клавиатуры 6, коммутатора 7 и интерфейса 8 в режиме реализации алгоритмов функционирования.

Запоминающее устройство 3 выполнено энергонезависимым и предназначено для фиксации и хранения различной информации, связанной с текущим состоянием потребления электроэнергии конкретным потребителем, в частности оплаченных им объемах или кредите, фиксации событий по режиму потребления мощности с привязкой их по времени и другой необходимой информации.

Устройство ввода защищенной информации 5 обеспечивает прием информации о количестве электроэнергии, оплаченной потребителем, например, через банковскую кредитную карточку.

Часы реального времени 4 в составе устройства позволяют осуществить временную привязку событий потребления и оплаты электроэнергии.

Интерфейс 8 позволяет осуществлять обмен имеющейся информации о состоянии потребления электроэнергии с внешними устройствами.

В ходе потребления электроэнергии оплаченная величина, записанная в запоминающем устройстве 3 терминала, соответственно уменьшается. При достижении определенного заданного значения вырабатывается сигнал предупреждения, отображаемый на индикаторе 2 и информирующий потребителя о необходимости оплаты дополнительного объема электроэнергии. При обнулении этой величины терминал посредством коммутатора 7 отключает потребителя от питающей сети.

Очередное подключение потребителя к сети возможно, например, только после приобретения им новой кредитной банковской карточки и ввода соответствующей информации в устройство 5 терминала.

Такого рода кредитная карточка содержит защищенные известным образом данные о текущей стоимости электроэнергии, определяемой поставщиком, и о количестве оплаченной электроэнергии. Информация с карточки при вводе в устройство 5 терминала при этом удаляется.

Устройство такого типа предназначено для установки на устройствах ввода электроэнергии индивидуальных и коллективных потребителей: квартир, офисов, коттеджей, магазинов и т.п. наряду с существующими счетчиками электроэнергии или вместо них.

Устройства могут быть объединены в локальные сети различного объема (дом, подъезд, квартал) с помощью централизованного терминала, что облегчает контроль состояния энергопотребления больших объединений потребителей и повышает надежность функционирования всей системы электроснабжения.

Формула изобретения

Автоматическое устройство учета расхода электроэнергии, содержащее средства для определения и индикации потребленной мощности, отличающееся тем, что терминал дополнительно содержит энергонезависимое запоминающее устройство, часы реального времени, устройство ввода защищенной информации, клавиатуру, коммутационное устройство, интерфейс и микроконтроллер, причем входная шина электронного счетчика для определения расхода электроэнергии соединена с питающей электросетью потребителя, его выходная шина соединена с первой входной шиной микроконтроллера, входная шина устройства индикации соединена с первой выходной шиной микроконтроллера, выходная шина клавиатуры соединена со второй входной шиной микроконтроллера, шина вход-выход энергонезависимого запоминающего устройства соединена с первой шиной вход-выход микроконтроллера, выходная шина устройства ввода защищенной информации соединена с третьей входной шиной микроконтроллера, выходная шина часов реального времени соединена с четвертой входной шиной микроконтроллера, входная силовая шина коммутационного устройства соединена с питающей электросетью потребителя, шина управляющего входа коммутационного устройства соединена со второй выходной шиной микроконтроллера, выходная силовая шина коммутационного устройства соединена с питающей электросетью потребителя, первая шина вход-выход интерфейса соединена со второй шиной вход-выход микроконтроллера, а вторая шина вход-выход интерфейса с внешними устройствами для обмена информацией.

РИСУНКИ

Рисунок 1