Автоматизированная система коммерческого учета электроэнергии

Авторы патента:

Кудряшова Юлия Викторовна (RU)

Франтасов Дмитрий Николаевич (RU)

G01R21/06 - путем измерения тока и напряжения (G01R 21/08- G01R 21/133 имеют преимущество)

G01R17/02 - в которых подлежащая измерению величина автоматически сравнивается с эталонной величиной

Владельцы патента RU 2658548:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Самарский государственный университет путей сообщения" (СамГУПС) (RU)

Изобретение относится к области информационно-измерительной техники и может быть использована при модернизации действующих систем учета электрической энергии и при проектировании новых в системе тягового электроснабжения с коррекцией погрешности. Автоматизированная система коммерческого учета электроэнергии, состоящая из электрических счетчиков, персонального компьютера и принтера, между компьютером и принтером встроен электронный блок автоматической программной корректировки времени персонального компьютера, настроенный на радиосигналы станции точного времени, снабженный кварцевыми часами и блоком программной автоматической корректировки и сдвига поясного, зимнего и летнего текущего времени, согласно изобретению в автоматизированную систему дополнительно введены блок приема и передачи данных, блок хранения данных, блок расчета данных, N электрических счетчиков с времязадающими блоками и N трансформаторов тока с блоками коррекции с поправкой по значению, причем N трансформаторов тока с блоками коррекции с поправкой по значению соединены с входами N электрических счетчиков, выходы которых соединены с входом блока приема и передачи данных, который последовательно соединен с блоком хранения данных и блоком расчета данных, а выход блока расчета данных последовательно соединен с персональным компьютером и принтером. Технический результат, достигаемый при реализации заявленного технического решения, заключается в уменьшении погрешности системы на порядок, что позволяет улучшить метрологические характеристики, расширяет диапазон рабочих токов и частот, а также позволяет снизить влияние внешних факторов на точность измерений в 4 раза. 1 ил.

Изобретение относится к области информационно-измерительной техники и может быть использовано при модернизации действующих систем учета электрической энергии и при проектировании новых в системе тягового электроснабжения с коррекцией погрешности.

Известна информационно-измерительная система для контроля качества электрической энергии, содержащая последовательно соединенные аналоговый блок, аналого-цифровой преобразователь, микроконтроллер и интерфейсный блок, связанный с локальной вычислительной сетью, а также подключенные к входу микроконтроллера клавиатуру, часы и Flash-память и подключенный к выходу микроконтроллера индикатор, при этом на измерительные входы аналогового блока подаются измеряемые сигналы, а его управляющий вход соединен с управляющим выходом микроконтроллера, отличающаяся тем, что программное обеспечение функции определения спектральных составляющих входного сигнала выполнено таким образом, что входные отсчеты по времени умножаются на оцифрованную оконную функцию, которая вычисляется предварительно и сохраняется в памяти микроконтроллера, а частоты, амплитуды, фазы гармоник определяются по сохраненному в памяти микроконтроллера набору эталонных частотных характеристик оконной функции, каждая из которых сдвинута по частоте относительно друг друга на величину, определяемую необходимой точностью измерения спектральных составляющих сигнала, [патент РФ №88157, МПК G01R 17/02, опубл. 27.10.2009, автор(ы): Чижма С.Н. и др. «Информационно-измерительная система для контроля качества электрической энергии»].

Недостатком данной системы является отсутствие возможности учета потерь электроэнергии и коррекции погрешности.

Автоматизированная система коммерческого учета электроэнергии и мощности, состоящая из электрических счетчиков - микроконтроллеров, мультиплексоров - распределителей каналов, модемов, персонального компьютера и принтера, отличающаяся тем, что в систему, между компьютером и принтером, встроен электронный блок автоматической программной корректировки времени персонального компьютера, настроенный на радиосигналы станции точного времени, снабженный кварцевыми часами и блоком программной автоматической корректировки и сдвига поясного, зимнего и летнего текущего времени [полезная модель РФ №13431, МПК G01R 21/00, опубл. 10.04.2000, автор(ы): Лебедев В.И. и др. «Автоматизированная система коммерческого учета электроэнергии и мощности»].

Недостатком данной системы является низкая точность измерений и отсутствие расчета коммерческих потерь электроэнергии.

Данное техническое решение выбрано авторами в качестве прототипа.

Техническим результатом является повышение точности измерения электроэнергии за счет уменьшения токовой, угловой и других составляющих погрешности.

Технический результат достигается тем, что в автоматизированную систему коммерческого учета электроэнергии, состоящую из электрических счетчиков, персонального компьютера и принтера, между компьютером и принтером, встроен электронный блок автоматической программной корректировки времени персонального компьютера, настроенный на радиосигналы станции точного времени, снабженный кварцевыми часами и блоком программной автоматической корректировки и сдвига поясного, зимнего и летнего текущего времени, в автоматизированную систему дополнительно введены блок приема и передачи данных, блок хранения данных, блок расчета данных, N электрических счетчиков с блоками времязадающими и N трансформаторов тока с блоками коррекции с поправкой по значению, причем N трансформаторов тока с блоками коррекции соединены с входами N электрических счетчиков, выходы которых соединены с входом блока приема и передачи данных, который последовательно соединен с блоком хранения данных и блоком расчета данных, а выход блока расчета данных последовательно соединен с персональным компьютером и принтером.

В трансформаторах тока блок коррекции погрешности измерений с поправкой по значению повышает точность измерений за счет уменьшения токовой, угловой и других составляющих погрешности. Входной сигнал трансформатора преобразуется в нескольких каналах с гальванической развязкой так, что в одном из них формируется основная часть выходного сигнала, а в других каналах формируются сигнал поправки к нему, позволяющий компенсировать ошибки. Блок расчета выполняет функции сервера, т.е. в нем производятся все необходимые расчеты, в том числе расчет коммерческих потерь.

Коммерческие потери - это фактический небаланс электроэнергии в электрической сети, который в абсолютных единицах вычисляется по формуле:

где W_OC - отпуск электроэнергии в сеть, определяемый по разности показаний счетчиков, учитывающих электроэнергию, поступившую в электрическую сеть от смежных энергосистем и счетчиков, учитывающих электроэнергию, переданную в электрические сети смежных энергосистем;

W_ПО - полезный отпуск электроэнергии потребителям, определяемый для промышленных, строительных и приравненных к ним потребителей, бюджетных и других организаций также по показаниям электросчетчиков. Для бытовых потребителей полезный отпуск определяется по платежам П_Б через сберкассы и средневзвешенному расчетному тарифу Т_Б на электроэнергию:

ΔW_Т - технические потери электроэнергии, рассчитываемые в соответствии с нормативными документами.

В идеальном случае небаланс электроэнергии в электрической сети, определяемые по формуле (1), должен быть равен нулю. В реальных условиях отпуск в сеть, полезный отпуск и технические потери определяются с погрешностями. Разности этих погрешностей фактически и являются структурными составляющими коммерческих потерь. Они должны быть по возможности сведены к минимуму.

Допустимый небаланс определяется по формуле:

Где δ_ni(δ_oi) - суммарная относительная погрешность i-го измерительного комплекса, состоящего из трансформатора напряжения (ТН), трансформатора тока (ТТ) и счетчика, учитывающего поступившую (отпущенную) электроэнергию, %;

d_ni (d_oi) - доля электроэнергии, поступившей (отпущенной) через i-й измерительный комплекс;

m - количество измерительных комплексов, учитывающих электроэнергию, поступившую в сеть;

n - количество измерительных комплексов, учитывающих отпущенную электроэнергию.

Отсутствие в информационно-измерительных системах контроля и учета электроэнергии технического устройства, позволяющих учитывать погрешности и вносить поправки, снижает точность системы, что приводит к недостоверной оценке потребляемой электроэнергии.

Более универсален структурный метод коррекции погрешности с поправкой по значению, позволяющий в значительной степени уменьшить токовую, угловую и другие составляющие погрешности.

Сущность структурного метода состоит в том, что входной сигнал преобразуют в нескольких каналах с гальванической развязкой, в одном из них формируют основную часть выходного сигнала, а в оставшихся формируют сигналы поправки к основному сигналу, которые позволяют в значительной мере компенсировать ошибки.

На фигуре приведена блок-схема автоматизированной системы коммерческого учета электроэнергии.

Автоматизированная система коммерческого учета электроэнергии состоит: от 1 до N - трансформаторы тока с блоком коррекции; от 2 до N - счетчики с времязадающими блоками; 3 - блок приема и передачи данных; 4 - блок хранения данных; 5 - блок расчета; 6 - персональный компьютер; 7 - блок автоматической программной корректировки времени персонального компьютера; 8 - принтер.

Система работает следующим образом. Благодаря блокам коррекции на трансформаторах тока от 1 до N точность измеряемого сигнала возрастает на порядок за счет уменьшения токовой, угловой и других составляющих погрешности, благодаря тому, что входной сигнал преобразуют в нескольких каналах с гальванической развязкой так, что в одном из них формируют основную часть выходного сигнала, а в других - сигналы поправки к нему, позволяющие в значительной мере компенсировать появляющиеся ошибки. Работа системы рассматривается на примере сети напряжением до 400 В, поэтому трансформатор напряжения не требуется, тем самым не вносятся дополнительные погрешности. Счетчики с времязадающими блоками от 2 до N фиксируют отчет о потреблении электроэнергии, и он поступает через блок приема и передачи данных 3 в блок хранения данных 4. Блок расчета 5 выполняет роль сервера для автоматизированной системы с коррекцией погрешности. Данная система на основе более точных данных рассчитывает небаланс электроэнергии на участке трансформаторов тока от 1 до N. Персональный компьютер 6 выполняет функцию получения сводной информации о небалансе и выводит информацию на принтер 8. Блок автоматической программной корректировки времени персонального компьютера 7, настроенный на радиосигналы станции точного времени, снабжен кварцевыми часами и блоком 7 автоматической программной корректировки времени персонального компьютера и сдвига поясного, зимнего и летнего текущего времени. Все расчеты производятся на блоке 5.

Предлагаемая автоматизированная система позволяет уменьшить погрешности системы на порядок, что позволяет улучшить метрологические характеристики, расширяет диапазон рабочих токов и частот, а также позволяет снизить влияние внешних факторов на точность измерений в 4 раза.

Автоматизированная система коммерческого учета электроэнергии, состоящая из электрических счетчиков, персонального компьютера и принтера, между компьютером и принтером встроен электронный блок автоматической программной корректировки времени персонального компьютера, настроенный на радиосигналы станции точного времени, снабженный кварцевыми часами и блоком программной автоматической корректировки и сдвига поясного, зимнего и летнего текущего времени, отличающаяся тем, что в нее дополнительно введены блок приема и передачи данных, блок хранения данных, блок расчета данных, N блоков времязадающих, которые введены в электрические счетчики, и N трансформаторов тока с блоками коррекции, причем N трансформаторов тока с блоками коррекции соединены с входами N электрических счетчиков, выходы которых соединены с входом блока приема и передачи данных, который, в свою очередь, последовательно соединен с блоком хранения данных и блоком расчета данных, а выход блока расчета данных последовательно соединен с персональным компьютером и принтером.

Изобретение относится к технике электрических измерений и предназначено для измерения активной, реактивной и полной мощностей в электрических цепях синусоидального тока, и может быть использовано для контроля и расчета потребляемой электрической энергии.

Способ определения мгновенной реактивной мощности трехфазной сети // 2651809

Изобретение относится к области электротехники и электроэнергетики и может быть использовано в системах централизованного контроля и мониторинга электроэнергетических систем, в системах компенсации реактивной мощности, в силовых активных фильтрах.

Способ измерения мгновенной реактивной мощности трехфазной сети // 2644034

Предлагаемый способ относится к области электротехники и электроэнергетики и, в частности, может быть использован в системах централизованного контроля и мониторинга электроэнергетических систем, в системах компенсации реактивной мощности, в силовых активных фильтрах.

Счетчик электрической энергии // 2643923

Изобретение относится к электроизмерительной технике, а именно к устройствам учета и контроля расхода электроэнергии. Счетчик электроэнергии (СЭЭ), потребляемой из однофазной электрической сети, состоит из микроконтроллера с подключенными к нему источником питания, блоком индикации, блоком кнопок управления индикацией, энергонезависимой памятью, блоком приема-передачи данных по стандартным информационным каналам, датчиком напряжения электрической сети и несколькими датчиками тока, подключенными к линиям, соединяющим электрическую сеть с электрическими нагрузками нескольких абонентов, при этом СЭЭ имеет цифровой сигнальный процессор (ЦСП), соединенный цифровой интерфейсной шиной с микроконтроллером и содержащий блок нескольких измерителей расхода электроэнергии, блок нескольких аналогово-цифровых преобразователей (АЦП); при этом блок АЦП содержит один АЦП для измерения напряжения электрической сети, соединенный с каждым измерителем расхода электроэнергии, и несколько АЦП для измерения тока, а каждый АЦП для измерения тока соединен с одним соответствующим ему измерителем расхода электроэнергии.

Беспроводная индуктивная передача мощности // 2639726

Использование – в области электротехники. Технический результат – повышение точности обнаружения потерь мощности при более высоких уровнях мощности.

Способ измерения реактивной мощности в трехфазной симметричной электрической цепи // 2629907

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано в измерительных преобразователях реактивной мощности для трехфазных цепей с симметричной нагрузкой.

Устройство для контроля показателей бортовых устройств транспортного средства // 2616759

Изобретение относится к области учета потребляемой электроэнергии и контроля параметров работы электрической и информационной сетей и предназначено для использования на транспортном средстве.

Способ определения потребления мощности, система контроля и содержащая ее электрическая установка // 2607828

Изобретение относится к области электрических измерений и может быть использовано для измерения потребления электроэнергии электрической установкой. В группе из нескольких индивидуальных ветвей (4) распределения электроэнергии между нагрузками (5а, 5b, 5с, 5d) и входящей линии (3) обнаруживают изменение в электрическом потреблении в установке (1).

Способ определения энергопотребления в электрической установке и электрическая установка переменного тока // 2607674

Изобретение относится области электрических измерений. В соответствии с изобретением, группа, содержащая множество отдельных ветвей распределения, соединенных параллельно, подключена к источнику питания переменного тока.

Способ учета электрической энергии // 2537095

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к способам учета энергии. Устройство, реализующее способ измерения энергии, содержит аналоговые полосовые фильтры напряжений и токов 50 Гц, аналоговые полосовые фильтры «пробка» 50 Гц напряжений и токов, аналого-цифровые преобразователи цифровые полосовые фильтры напряжений и токов 50 Гц, цифровые полосовые фильтры «пробка» и 50 Гц напряжений и токов, цифровые фильтры напряжений и токов нулевой, прямой и обратной последовательностей соответственно, блоки расчета мощностей по нулевой, прямой и обратной последовательностям, блок сравнения отклонения напряжения по прямой последовательности, блоки расчета энергии нулевой, прямой и обратной последовательностей, блок расчета мощности высших гармоник, блок расчета энергии высших гармоник, формирователи модулирующих кодов, линии задержки, сумматор, задающий генератор, фазовый манипулятор, усилитель мощности и передающую антенну.

Система регистрации сигналов электромагнитных устройств // 2515962

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может использоваться для регистрации сигналов электромагнитных устройств. Система регистрации состоит из измерительных преобразователей, коммутатора каналов, перепрограммируемого микропроцессора, энергонезависимой памяти.

Направленное детектирование замыкания на землю // 2505824

Способ и устройство для направленного детектирования замыкания на землю в многофазной энергосистеме основаны на сравнении изменения амплитуды или любого другого нормированного значения токов каждой фазы (5A, 5B, 5C).

Классификатор технического состояния электрической системы пропуска обратного тягового тока // 2423714

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, в частности к устройствам, предназначенным для технического диагностирования и определения электрической системы пропуска обратного тягового тока.

Устройство автоматического переключения источников электропитания // 2398336

Изобретение относится к электроснабжению потребителей первой категории, в частности средств железнодорожной автоматики и телемеханики. .

Преобразователь сигналов одиночных тензорезисторов (варианты) // 2379695

Изобретение относится к электроизмерительной технике, в частности к электротензометрии, и может быть использовано для преобразования сигналов удаленных одиночных тензорезисторов с различными номинальными сопротивлениями в многоточечных измерительных системах.

Устройство для измерения параметров сигнала // 2254580

Изобретение относится к области радиоизмерительной техники. .

Цифровое устройство для измерения сопротивлений и приращения сопротивления // 2249223

Способ измерения и подготовки величины сопротивления резисторов // 2249222

Двухзондовый способ измерения фазовых сдвигов в балансном кольце // 2244937

Способ установки в исходное состояние аппаратуры и аппаратура ракеты для его осуществления // 2220401

Изобретение относится к оборонной технике, в частности к средствам борьбы с малоразмерными целями, и может быть использовано в системах управления снарядами, формирующих на борту ракеты команды управления движением.

Устройство контроля уровня сигнала фазочувствительного датчика // 2658562

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, предназначено для допускового контроля уровня переменных сигналов, в том числе амплитуды сигналов индукционных фазочувствительных датчиков, и может быть использовано в системах автоматики и телемеханики, где требуется высокая точность, быстродействие и помехоустойчивость. Задача изобретения - контроль уровня сигналов фазочувствительных датчиков при высокой помехоустойчивости устройства и сохранении высокого быстродействия устройства. Устройство контроля уровня переменного напряжения содержит делитель опорного напряжения, выходы которого подключены к первым входам первого и второго пороговых элементов, которые соединены вторыми входами с входной клеммой устройства, первый и пятый триггеры и исполнительный орган. Согласно изобретению в устройство введены инвертор, делитель частоты на два, первый (6), второй, третий и четвертый элементы совпадения, второй, третий, четвертый, шестой, седьмой и восьмой триггеры, первый и второй элементы ИЛИ, причем выход первого порогового элемента соединен с входами первого и второго элементов совпадения, а выход второго порогового элемента соединен с входами третьего и четвертого элементов совпадения, второй вход первого и третьего элементов совпадения, входы инвертора и делителя частоты на два соединены с клеммой тактового напряжения, выход инвертора соединен со вторыми входами второго и четвертого элементов совпадения, на установочные входы первого, второго, третьего и четвертого триггеров подается сигнал логической единицы, входы синхронизации первого и второго триггеров соединены с выходом первого элемента совпадения, входы синхронизации третьего и четвертого триггеров соединены с выходом третьего элемента совпадения, выходы первого и второго триггеров соединены с установочными входами пятого и шестого триггеров соответственно, входы синхронизации которых соединены с выходом четвертого элемента совпадения, выходы третьего и четвертого триггеров соединены с установочными входами седьмого и восьмого триггеров соответственно, входы синхронизации которых соединены с выходом второго элемента совпадения, прямой выход делителя частоты на два соединен с входами сброса первого, третьего, пятого и седьмого триггеров, а его инверсный выход соединен с входами сброса второго, четвертого, шестого и восьмого триггеров, выходы пятого и шестого триггеров соединены с входами первого элемента ИЛИ и исполнительного органа, выходы седьмого и восьмого триггеров соединены с входами исполнительного органа и второго элемента ИЛИ, выход исполнительного органа является основным, а первого и второго элементов ИЛИ - дополнительными выходами устройства. Техническим результатом изобретения является возможность порогового контроля уровня сигналов с разными фазами (0° или 180°) относительно тактового напряжения при высокой помехоустойчивости устройства, выражающейся в его защите от ложных срабатываний при воздействии низкочастотных и знакопостоянных импульсных помех. 2 ил.