Способ учета электрической энергии


 


Владельцы патента RU 2445636:

Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Челябинская государственная агроинженерная академия" (RU)

Изобретение относится к электроизмерительной технике, а также к средствам распределения, контроля, учета расхода электроэнергии, защиты от хищений, дистанционной индикации режимов работы сети и управления средствами коммутации питающих сетей. Изобретение может быть использовано для создания систем электроснабжения бытового и мелкомоторного сектора в цепях переменного тока с целью снижения коммерческих и технических потерь в сетях 0,4 кВ. Способ учета электрической энергии заключается в том, что потребителей электроэнергии подключают через экранированный разделительный трансформатор, расположенный в заземленном корпусе, к контрольно-измерительным устройствам, расположенным в точках непосредственного присоединения к распределительной сети 0,4 кВ, состоящим из счетчика электроэнергии, блока управления, разделительного высокочастотного фильтра, первого электросетевого модема, подключенного непосредственно к распределительной сети 0,4 кВ, второго электросетевого модема, подключенного к линии электроснабжения потребителя, и третьего электросетевого модема, на который принимают информацию о потреблении электроэнергии. Технический результат заключается в сокращении коммерческих и технических потерь электроэнергии, возникающих при электроснабжении бытовых и мелкомоторных абонентов. 1 ил.

 

Изобретение относится к электроизмерительной технике, а также к средствам распределения, контроля, учета расхода электроэнергии, защиты от хищений, дистанционной индикации режимов работы сети и управления средствами коммутации питающих сетей. Изобретение может быть использовано для создания систем электроснабжения бытового и мелкомоторного сектора в цепях переменного тока с целью снижения коммерческих и технических потерь в сетях 0,4 кВ.

Известен способ учета электрической энергии в двухпроводных сетях с защитой от хищений и устройство для его осуществления (RU 94040064 A1, МПК G01R 22/00, G01R 11/24, опубликован 27.06.1996), предполагающий формирование сигналов мгновенных мощностей токов фазного и нулевого проводов, их последующее усреднение, определение модуля разности их усредненных значений, преобразование сигнала мощности нагрузки в частоту импульсного сигнала и подсчет числа импульсов.

Недостатком данного способа является наличие ряда трудноустранимых погрешностей, в частности погрешности, вызванной изменением коэффициента мощности.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому способу является способ учета электрической энергии в распределительных сетях 0,4 кВ с защитой от хищений (RU 2330294 C2, МПК G01R 11/00, опубликован 27.07.2008), при котором потребителей электроэнергии подключают к подводящей электросети через контрольно-измерительные устройства, расположенные в точках непосредственного присоединения к распределительной сети 0,4 кВ, состоящие из счетчика электроэнергии, блока управления, разделительного высокочастотного фильтра, первого электросетевого модема, подключенного непосредственно к распределительной сети 0,4 кВ, второго электросетевого модема, подключенного к линии электроснабжения потребителя, и третьего электросетевого модема, на который принимают информацию о потреблении электроэнергии.

Недостатки способа характеризуются тем, что источник сигнала, пропорционального току, не защищен от воздействия мощности искажения, вследствие чего возрастает величина результирующей погрешности измерения количества электрической энергии, т.е. растут технические потери электроэнергии.

Задачей изобретения является повышение точности измерения электрической энергии и создание помехозащищенности электрической сети.

Задача решается тем, что в предлагаемом способе учета электрической энергии, заключающемся в том, что потребителей электроэнергии подключают к контрольно-измерительным устройствам, состоящим из счетчика электроэнергии, блока управления, разделительного высокочастотного фильтра, первого электросетевого модема, подключенного непосредственно к распределительной сети 0,4 кВ, второго электросетевого модема, подключенного к линии электроснабжения потребителя, и третьего электросетевого модема, на который принимают информацию о потреблении электроэнергии, в отличие от прототипа потребителей подключают к контрольно-измерительным устройствам через экранированный разделительный трансформатор, размещенный в заземленном корпусе. Использование экранированного разделительного трансформатора позволяет значительно повысить помехозащищенность сети по сравнению с прототипом, а также исключить влияние мощности искажения на источник сигнала, пропорционального току, и тем самым повысить точность измерения электроэнергии за счет создания гальванической развязки между контрольно-измерительными устройствами и нагрузкой (потребителями электроэнергии), что, в свою очередь, позволяет исключить негативное влияние мощности искажения, появление которой обусловлено наличием потребителя с нелинейной вольт-амперной характеристикой, на источники сигналов, пропорциональных току. Корпус экранированного разделительного трансформатора заземлен для предотвращения поражения персонала и потребителей электрическим током.

Сущность изобретения поясняется схемой системы электроснабжения (фиг.), включающей:

контрольно-измерительное устройство, состоящее:

- из счетчика электроэнергии 1, вход которого подключен непосредственно к распределительной сети 12, а выход подключен к входу разделительного высокочастотного фильтра 2, выход которого подключен через управляемый выключатель 6 к началу линии электроснабжения 13 потребителя 8;

- первого электросетевого модема 3, подключенного непосредственно к распределительной сети 12;

- второго электросетевого модема 5, подключенного к началу линии электроснабжения 13 потребителей 8;

- устройства управления 4, управляющего работой электросетевых модемов 3,5 и выключателя 6, получающего информацию о расходе электроэнергии от счетчика 1.

К окончанию линии электроснабжения 13 потребителей 8 подключен экранированный разделительный трансформатор 14, к вторичной обмотке которого подключены потребители 8, и третий электросетевой модем 7.

Экранированный разделительный трансформатор служит для создания гальванической развязки между контрольно-измерительным устройством и нагрузкой (потребителями электроэнергии), что, в свою очередь, позволяет исключить негативное влияние мощности искажения, появление которой обусловлено наличием потребителя с нелинейной вольт-амперной характеристикой, на источники сигналов, пропорциональных току.

Разделительные трансформаторы выпускаются промышленностью.

К третьему электросетевому модему 7 подключен блок индикации 9, на который поступает информация от контрольно-измерительного устройства.

Для сбора информации в центр и для управления группой контрольно-измерительных устройств к началу линии распределительной сети 12 подключен концентратор 11 через электросетевой модем 10. Концентраторы размещают в помещениях трансформаторных подстанций или щитовых помещениях многоквартирных домов.

Для реализации способа используются следующие промышленные или заказные изделия.

В качестве счетчика электроэнергии можно использовать любой электронный или электромеханический счетчик с импульсным или цифровым выходом, в том числе многотарифный.

Разделительный высокочастотный фильтр служит для изолирования взаимных влияний электросетевых модемов, установленных на внутренних подводящих линиях электроснабжения соседних абонентов. В качестве фильтра можно использовать дроссель или выпускаемые промышленностью фильтры электромагнитных помех для сети электроснабжения.

В качестве электросетевых модемов можно использовать любые модемы, выпускаемые промышленностью, для передачи информации по электрической сети переменного тока напряжением 220 В.

Блок управления контрольно-измерительного устройства выполняется на основе микроконтроллера, запрограммированного соответствующим образом.

В качестве управляемого выключателя можно использовать силовое реле с подходящими параметрами по допустимому напряжению и току.

Блок индикации может быть переносным, иметь экран, например, жидкокристаллический для вывода информации и включаться в розетку электрической сети, расположенную внутри здания. Возможно также подключение к персональному компьютеру или телевизионному приемнику через специальные устройства сопряжения.

Концентратор служит для сбора и хранения информации с контрольно-измерительных устройств с целью ее дальнейшей передачи в энергоснабжающую организацию. В качестве концентратора можно использовать выпускаемые промышленностью концентраторы для автоматизированной системы коммерческого учета электроэнергии (АСКУЭ). Связь из центра управления АСКУЭ с концентратором может осуществляться по любым доступным каналам связи, используемым в АСКУЭ.

Каждое контрольно-измерительное устройство опрашивается концентратором по линии распределительной электрической сети 0,4 кВ и передает в концентратор информацию о потреблении электроэнергии. Это позволяет контролировать правильность и своевременность платежей, а также при наличии управляемых выключателей в составе контрольно-измерительных устройств дистанционно отключать должников и неплательщиков.

Абонент не имеет физического доступа непосредственно к контрольно-измерительному устройству и соответственно не может на него повлиять с целью искажения учета потребленной электроэнергии или несанкционированно подключиться в обход контрольно-измерительного устройства для безучетного энергопотребления. В то же время он получает полную информацию о количестве потребленной электроэнергии, а также другую информацию, необходимую для учета электроэнергии и произведения оплаты.

Способ учета электрической энергии реализуется следующим образом.

Обмен данными между счетчиками и концентратором происходит с помощью радиосигналов. Концентратор периодически излучает радиосигнал, принимаемый всеми подчиненными узлами системы, которые интерпретируют факт приема радиосигнала как команду на передачу одного бита своих данных. Передача данных производится всеми узлами в области пересечения нулевого уровня основным напряжением сети, т.к. эта область сетевого полупериода наиболее свободна от помех со стороны сетевых потребителей электроэнергии. Концентратор побитно принимает данные от счетчиков и сохраняет распознанные пакеты в энергонезависимой памяти, откуда их в любой момент можно считать через один из его последовательных интерфейсов.

Первичная обмотка экранированного разделительного трансформатора включается последовательно после контрольно-измерительного устройства в электрическую цепь измеряемого тока. К вторичной обмотке трансформатора подключается потребитель (нагрузка). Ток, проходя по виткам первичной обмотки, создает в сердечнике переменный магнитный поток той же частоты, что и ток. Под воздействием переменного магнитного потока в замкнутой цепи вторичной обмотки возникает вторичный ток. Этот ток создает в свою очередь в сердечнике свой магнитный поток, действующий навстречу основному потоку. В то же время потребитель, содержащий элементы с нелинейной вольт-амперной характеристикой, генерирует в сеть гармоники различных порядков, которые, проходя через вторичную обмотку, создают свои магнитные потоки. В результате размагничивающего действия вторичным потоком и подмагничивающего действия токов высших гармоник в сердечнике трансформатора устанавливается результирующий магнитный поток, равный геометрической разности потоков. Часть результирующего потока, рассеиваясь в пространстве, отражается от внутренней поверхностей экрана и направляется в сердечник экранированного разделительного трансформатора. В то же время электромагнитные помехи, идущие от внешних источников, отражаются от внешней поверхности экрана и отводятся от защищаемой области. При этом высшие гармоники, проходя через экранированный разделительный трансформатор, затухают. Величины собственного магнитного потока и вторичного тока при прочих равных условиях остаются неизменными.

Таким образом, достигнут технический результат, на который направлено данное изобретение, что в итоге позволяет существенно сократить коммерческие и технические потери электроэнергии, возникающие при электроснабжении бытовых и мелкомоторных абонентов.

Способ учета электрической энергии, заключающийся в том, что потребителей электроэнергии подключают к контрольно-измерительным устройствам, расположенным в точках непосредственного присоединения к распределительной сети 0,4 кВ, состоящим из счетчика электроэнергии, блока управления, разделительного высокочастотного фильтра, первого электросетевого модема, подключенного непосредственно к распределительной сети 0,4 кВ, второго электросетевого модема, подключенного к линии электроснабжения потребителя, и третьего электросетевого модема, на который принимают информацию о потреблении электроэнергии, отличающийся тем, что потребителей подключают к контрольно-измерительным устройствам через экранированный разделительный трансформатор, установленный в заземленном корпусе.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники и применяется для контроля предоставления и потребления разного вида коммунальных услуг в системах контроля расхода газа, горячей и холодной воды, тепловой и электроэнергии.

Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано на промышленных предприятиях и в административных зданиях для контроля за потреблением электроэнергии.

Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано на промышленных предприятиях и в административных зданиях для контроля за потреблением электроэнергии.

Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники и применяется для контроля поставки и потребления разного вида коммунальных услуг в системах контроля количества потребления газа, горячей и холодной воды, тепловой и электроэнергии.

Изобретение относится к области измерительно-вычислительной техники и применяется для контроля предоставления и потребления разного вида коммунальных услуг в системах контроля расхода электроэнергии, газа, холодной и горячей воды, тепловой энергии.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при разработке электросчетчиков активной энергии

Изобретение относится к средствам измерительной техники и может быть использовано при разработке и исследовании однофазных индукционных электросчетчиков, в частности, на чувствительность к высокочастотным составляющим тока в нагрузках

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано при испытаниях однофазных индукционных электросчетчиков, в частности, при проверке погрешности отсчета расходуемой электроэнергии при прерывании рабочего тока на повышенной частоте, во много раз превышающей частоту энергоснабжающей сети

Изобретение относится к средствам электроизмерительной техники для учета расхода электроэнергии и управления средствами коммутации питающих сетей и может быть использовано в жилищно-коммунальном хозяйстве

Изобретение относится к электроизмерительной технике и используется для измерения электрической энергии в цепях переменного тока с целью ее учета. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей счетчика электрической энергии. Технической задачей изобретения является обеспечение защиты счетчика электрической энергии от повышенного или пониженного напряжения в сети. Технический результат изобретения достигается тем, что счетчик электрической энергии с защитным отключением, содержащий датчик тока, выходы которого соединены с перемножителем тока на напряжение, который, в свою очередь, соединен с преобразователем тока в частоту импульсов, трансформатор тока с двумя первичными обмотками и одной вторичной обмоткой, на которой сигнал пропорционален разности токов первичных обмоток, и выпрямитель, при этом выходы трансформатора через выпрямитель, преобразующий переменный сигнал в сигнал постоянного тока, подключены к преобразователю тока в частоту импульсов, при этом если сигнал с выхода выпрямителя, превышая сигнал с выхода перемножителя тока на напряжение, подается на преобразователь тока в частоту импульсов, то преобразователь тока в частоту импульсов выдает максимальную частоту импульсов, дополнительно содержит реле защиты от скачков напряжения, входы которого соединены с фазным и нулевым проводниками измерительной сети, первичные обмотки трансформатора тока соединены с фазным и нулевым проводниками измерительной сети через нормально замкнутые контакты реле защиты от скачков напряжения. 1 ил.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано при проверке индукционных приборов учета электроэнергии. Устройство для проверки индукционных электросчетчиков состоит из параллельно подключенных между собой первой и второй групп из тиристора, диода и транзистора, проводники со стороны катода тиристора, анода диода и коллектора транзистора n-р-n-типа в каждой группе подключены к выводам вилки, подключаемой к розетке потребителя электроэнергии, а накопительный конденсатор соединен между эмиттерными цепями транзисторов первой и второй групп, при этом управляющие переходы последних трансформаторно связаны с высокочастотным импульсным генератором с регулируемой частотой, а тиристоры открываются поочередно в начале второй и четвертой четвертей периода сетевого напряжения соответственно для тиристоров второй и первой групп с помощью блока управления, синхронизируемого сетевым напряжением. Технический результат заключается в возможности установления частоты модулирующих колебаний, при которой отмотка показаний максимальна при заданной емкости накопительного конденсатора. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

Настоящее изобретение относится к области электроизмерительной техники для учета и контроля расхода объема электропотребления трехфазной электрической сети, а именно к многофункциональным многотарифным приборам учета электрической энергии, устанавливаемым без снятия напряжения и монтажа, предназначенным для технического и коммерческого учета потребленной электрической энергии, мощности, а также для контроля параметров электрической энергии в течение времени. Мобильное устройство контроля за учетом электрической энергии, содержащее клеммную колодку, соединяющую блок датчиков напряжения и блок питания с зажимными устройствами, подключенными к питающей сети, микроконтроллер, подключенный через аналого-цифровой преобразователь к блоку датчиков напряжения и соединенный с энергонезависимой памятью, интерфейсом RS-485, жидкокристаллическим дисплеем, индикатором LED, оптическим портом, резервным источником питания текущего времени встроенных в микроконтроллер часов и блоком питания. Отличие устройства состоит в том, что к аналого-цифровому преобразователю дополнительно подключен блок автоматической коммутации пределов измерения, получающий сигнал от токовых клещей, снимающих параметры с питающей цепи, снабженных механическими замками, и запитанный от блока питания, к которому через предохранитель подключен разъем для подключения внешних устройств (видеорегистратора и радиоустройства). Технический результат изобретения - повышение точности измерения. 1 ил.
Наверх