Устройство для контроля и учета расхода электроэнергии

 

изобретения и И. И. Мартыненко

Научно-исследовательский и опытно-конструкторский- )

- .. f институт автоматизации черной металлургии (НИИАчермет) (71) Заявитель (54 ) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ И УЧЕТА РАСХОДА

ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ

Изобретение относится к устройствам

О ,учета электроэнергии и контроля режимов электропотребления крупных промьввлениых потребителей и может быть использовано для коммерческих и внутри5 заводских расчетов за пользование электроэнергией и регулирования электропотребления на заданном уровне.

Известно устройство для контроля, содержащее блок приема информации, шифратор, комбинационный сумматор текущей информации, блок управления, блок задания максимального совмещенного получасового значения нагрузки предприятия, регистр результата, расчетные регистры, распределительные схемы и блок печати и индикации llg °

Недостатки этого устройства — необходимость прокладки индивидуальных каналов связи от каждого первичного датчика, что вызывает удорожание устройства и затрудняет его широкое применение, хранение долговременной информации в электронных регистрах, громоздкая схема "циркуляции" информации в блоке обработки информации, что снижает быстродействие устройства и .его надежность, недостаточная гибкость устройства в отношении опе-. ративной замены коэффициентов и признаков, отсутствие возможности активного слежения за графиком прохождения электрических нагрузок в часы максимума энергосистемы.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство для контроля и учета расхода электроэнергии, содержащее датчики импульсов, коммутатор, блок контроля информации, блок адреса, блок задания коэффициентов и признаков, блок нормирования, выход которого соединен с первым входом первого распределителя информации, выходы которого подключены к группе входом первого счетчика, первый выход которого соединен со входом первого блока памяти, блок регистрации, вход которого подключен

58039 4 входов первого счетчика, первый выход которого соединен со входом первого блока памяти, блок регистрации, вход, которого подключен ко второму выходу первого счетчика, вход- кото10

15 го

3 8

I ко второму выходу первого счетчика, вход которого соединен с первым выходом блока управления, блок ввода информации, блок сравнения, блок индикации, первый вход которого подключен к третьему выходу первого счетчика, усилители и входные схемы

Г21.

Однако для известного устройства характерна недостаточная точность контроля режимов электропотреблення в виду того, что оно позволяет осуществлять контроль расхода электроэнергии в фиксированные получасовые интервалы часов максимума энергосистемы. Для выравнивания графика нагрузки энергосистемы необходимо, чтобы потребители равномерно потребляли электроэнергию в часы максимальных нагрузок и не превышали заявленного значения в любые текущие получасовые интервалы. Введение блоков задатчика программы слежения, интервалов слежения и контрольных цифр позволяет дополнительно осуществить контроль внутри фиксированных получасовых интервалов, что несколько повышает точность контроля. Однако устройство не обеспечивает контроля расхода электроэнергии в текущие получасовые интервалы и не позволяет выравнить график нагрузки предприятия и энергосистемы в часы максимумов. Кроме того, при использовании фиксированных получасовых интервалов возможно расхождение показаний приборов контроля электроснабжающей организации и потребителя, если независимае программные устройства, разбивающие временную ось на интервалы контроля, окажутся сме-щенными друг относительно друга. Это приводит к неоднозначности контроля, которая может послужить причиной конфликта при коммерческих расчетах за, пользование электроэнергией.

Целью изобретения является повышение точности устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для контроля и учета расхода электроэнергии, содержа-. щее датчики импульсов, коммутатор, блок контроля информации, блок адреса, блок задания коэффициентов и признаков, блок нормирования, выход которого соединен с первым входом первого распределителя информации, выходы которого подключены к группе г5

55 рого соединен с первым выходом блока управления, блок ввода информации, блок сравнения и блок индикации, первый вход которого подключен к третьему выходу первого счетчика, введены шифраторы, блок согласования, блок управления опросом, датчик времени, второй счетчик, второй распределитель информации, второй блок памяти, блоки совпадения, сумматор и регистры, входы которых соединены с датчиками импульсов, а выходы через шифраторы подключены к группе входов блока согласования, выход которого подключен к первому входу блока контроля информации, первый выход которого через блок управления опросом соединен со входом коммутатора, выходы которого подключены ко входу блока согласования н к первому входу блока адреса, выход которого через блок задания коэффициентов и признаков соединен со входом блока нормирования и со вторым входом первого распределителя информации, датчик времени подключен ко входу блока управления, второй выход которого соединен со вторым входом блока контроля информации, второй выход последнего подключен ко второму входу блока адреса, третий выход блока управления через второй счетчик соединен с первыми входами блоков совпадения и второго распределителя информации, второй вход которого подключен к четвертому выходу первого счетчика, вы- ход второго распределителя информации через второй блок памяти соединен со вторыми входами блоков совпадения, выходы которых подключены ко входам сумматора, первый выход которого соединен со вторым входом блока индикации, выход блока ввода информации и второй выход сумматора через блок сравнения подключены к третьему входу блока индикации, четвертый вход последнего соединен с четвертым выходом блока управления, пятый выход которого подключен к управляющему входу второго блока памяти.

На чертеже представлена структурная схема устройства.

Устройство содержит субблок c6opa информации, субблок 2 передачи ин858039 формации, субблок 3 обработки информации, субблок. 4 регистрации и хранения информации и субблок 5 советчика диспетчера. Эти субблски, в свою очередь, состоят из датчиков 6 импульсов,, регистров 7, шифраторов 8, блока 9 согласования, блока 10 управления опросом, коммутатора 11„ блока

12 контроля информации, блока 13 адреса, блока 14 задания коэффициента 0 и признака, блока 15 нормирования, распределителя 16 информации, первого счетчика 17, блока 18 регистрации, первого блока 19 памяти, датчика 20 времени, блока 21 управления, второго Is счетчика 22, второго распределителя

23, второго блока 24 памяти, первого блока 25 совпадения, второго блока

26 совпадения, сумматора 2?, блока

28 ввода информации, блока 29 сравне- 2р ния, блока 30 индикации.

Субблок 1 сбора информации предназначен для сбора информации от отдельных электросчетчиков, установленных на подстанциях промышленного Пред->5 приятия.

Субблок 2 передачи информации слу жит для передачи информации от отдельных энергетических подстанций в одно устройство с использованием об- 30 щих для отдельных групп электросчетчиков каналов связи.

Субблок 3 обработки информации предназначен для определения адреса исходных электросчетчиков, приведе- 3S ния энергетического веса принятых импульсов к именованным единицам (кВт-ч) распределения этой информации в соответствии с признаками исходного электросчетчика (активный, реактивный, прием, отдача и т.д. ), a также для управления и координации другими блоками устройства.

Субблок 4 регистрации и хранения 4> информации служит для оперативного и долговременного хранения информации, а также для документирования результатов учета.

Субблок 5 советчика диспетчера служит для контроля режимов электропотребления и индикации превышения контрольных параметров.

Электросчетчики с датчиками 6 импульсов расположены на электроподстанциях группами и служат для учета электроэнергии, потребляемой предприятием, возвращаемой в энергосистему или отдаваемой субабонентам.

Устройство работает следующим образом.

Электросчетчики с датчиками 6 импульсов, зарегистрировав определенную порцию электроэнергии, выдают на регистры 7 импульсы, энергетический вес которых определяется коэффициентами трансформации трансформаторов тока и напряжения данного присоединения. В регистрах 7 на каждый датчик имеется ячейка памяти на один бит информации, в которую и заносится этот импульс.

В устройстве принята опросная система передачи информации с подстанцией на диспетчерский пункт. Частота опроса выбрана так, чтобы избежать потери импульсов при максимальной скорости вращения дисков электросчетчиков. Каждая электроподстанция, -содержащая К счетчиков, соединена с диспетчерским пунктом своей линией связи

Л., Л,..., Jl„, содержащей один канал связи. Согласование линий связи со входами блока )2 и коммутатора 11 осуществляется-согласующими трансформаторами и усилителями блока согласования.

Блок 10 управления опросом выра« батывает сигналы "Начало связи", число которых определяется числом линий связи. Эти сигналы направляются коммутатором 11 поочередно в каждую линию связи. Одновременно коммутатор

11 выдает сигнал в блок 13 с адресом линии связи, которая подключена в данелий момент. ))о приходу сигнала

"Начало связи" в очередной шифратор

8 информация переписывается из регистров 2 в промежуточные регистры шифратора 8, преобразуется в последовательный код Манчестера, дополняется сигналом четности и выдается в линию связи. Через блок 9 согласования информация поступает в блок )2 контроля информации, где производится выделение кода и синхроимпульсов и проверка принятой информации на четкость. В случае отрицательного результата проверки выдается сигнал в блок 10 управления опросом на повторение сигнала "Начало связи" в данную г линию связи. Если такой сигнал не поступает, блок 10 управления опросом выдает сигнал "Начало связи," который с помощью коммутатора ll IIocтупает в следующую линию связи.

1О

7 8580

Принятая и проверенная информация с блока 12 контроля информации поступает в блок 13 адреса, куда поступает одновременно информация с коммутатора 1} о том, какая ячейка опрашивается в данный момент. Блок 13 адреса с помощью схем совпадения направляет пришедший очередной импульс строго по св ему адресу в блок 14 задания коэффициента и признака.

Блок 14 задания коэффициента и признака представляет собой контактной поле, на котором с помощью одной группы перемычек каждому датчику присваивается коэффициент выравнивания энергетического веса; вторая группа перемычек задает признак — активная, реактивная энергия, причем, отдача, субабоненты; третья группа перемычек позволяет .устанавливать для каж- 2О дого иэ упомянутых коэффициентов любое числа.

Порядок прохождения сигнала следующии .

Очередной импульс информации, 25 вьпаедший из блока 13 адреса на клем>му своего адреса, направляется с помощью перемычки первой группы на шину одного иэ коэффициентов, откуда

11epeMtl÷êH третьей группы преобразуют его в двоичный код, соответствующий десятичному числу этого коэффициента. . Код этот передается в блок 15 нормирования. Одновременно этот же импульс попадает на часть контактного поля со второй группой перемычек, откуда о выходит на один из четырех каналов, соответствующих четырем признакам. активный прием, активная отдача, реактивный прием, реактивная отдача.

Здесь термины — "активный" и "реактивный соответствуют виду энергии, учитываемой данным счетчиком, а "прием" или "отдача" соответствуют учету электроэнергии, принимаемой от энергосистемы или отдаваемой субабэнентам.

В блоке 15 нормирования импульс, пришедший от датчиков 6 импульсов, преобразуется в такое количество им50 пульсов, сколько энергии израсходовано. Состоит он из трехдекадного двоично-десятичного счетчика и генератора, частота которого на несколько порядков вьппе частоты опроса. Когда

55 из блока 14 задания коэффициентов и признаков поступает двоичный код коэффициента опрашиваемого датчика 6 импульсов, регистр счетчика устанавли39 8 вается в состояние, соответствующему десятичному числу, дополняющему данный коэффициент до тысячи. После этого счетный вход счетчика открывается для импульсов генератора, и эти импульсы воздействуют на счетчик до тех пор, пока он не достигнет тысячи. Импульс переполнения последней декады закрывает счетный вход, и сам счетчик остается в нуле. Одновременно пакет счетных импульсов, количество которых равно числу энергии, зарегистрированной данным электросчетчиком, поступает на первый распределитель 1б информации.

Первый распределитель 16 информации коммутирует поступающие импульсы в соответствии с сигналами признаков, поступающих из бло ."а 14 задания коэффициентов и признаков, на соответствующий вход первого счетчика 17. Этот счетчик 17 содержит реверсивные двоично-десятичные счетчики, число которых определяется количеством заложенных признаков и зависит от конкретной схе-. мы электроснабжения предприятия и тре бований к учету электроэнергии. Емкость счетчиков определяется максимальным интервалом работы блока 18 регистрации, который включается по сигналам блока 21 управления. Информация для долговременного хранения передается в первый блок 19 памяти, который сохраняет ее при перерывах питания устройства. Датчик 20 времени представляет собой электронные часы и позволяет выставлять на своей шкапе часы утреннего и вечерного максимумов энергосистемы.

Блок 21 управления вырабатывает управляющие сигналы для выдачи содержимого первого счетчика 17 текущей информации на регистрацию через каждые полчаса в часы максимума и через два часа в остальное время, а также управляющие сигналы через минутные интервалы в часы максимума электросистемы, которые поступают на субблок совет- . чика диспетчера. Кроме того, блок 21 управления вырабатывает синхронизирующие импульсы, необходимые для работы других блоков.

Субблок 5 советчика диспетчера располагается на пульте диспетчера и служит для контроля режимов электропотребления предприятия в часы максимума энергосистемы.

Формула изобретения

9 85803

С начала часов максимума энергосистемы блок 21 управления выдает сигналы через минутные интервалы на второй счетчик 22, который формирует сигналы через единицы минут, подаваемые на второй распределитель 23 информации и блоки 25 и 26 совпадения. На первый распределитель 23 поступает также информация с первого счетчика

17 о расходе активной электроэнергии за единицы минут. Первый распределитель 23 информации содержит схемы совпадения и направляет информацию о расходе в соответствующие ячейки памяти второго блока 24 памяти по сиг- 1 налам второго счетчика 22. Второй блок 24 памяти также содержит ячейки памяти. В первую ячейку второго блока

24 памяти записывается расход электроэнергии за первую минуту, во вто- 2О рую ячейку — за две минуты, в третью ячейку — .за три минуты и т.д. Расход электроэнергии за полчаса записывается вновь в первую ячейку памяти. Содержимое ячеек памяти по сигналам второго счетчика 22 поступает через первый блок 25 совпадения на суммирующий вход сумматора 27, а через второй блок 26 совпадения — на вычитающий вход сумматора 27. Блоки 25 jp и 26 совпадения содержат схемы совпадения, причем коммутация выходов осуществлена таким образом, что сумматор определяет получасовой расход активной электроэнергии в любую мину-з, ту часов максимума за предыдущие полчаса. В результате сумматор 27 определяет разность содержимого последней из ячеек памяти.

Полученный получасовой расход электроэнергии с выхода сумматора

27 подается на блок 29 сравнения, куда подаются также величины контрольного и заявленного уровней олу45 часового расхода электроэнергии с блока 28 ввода информации. Величина контрольного уровня получасового расхода электроэнергии задается на 1020Х меньше заявленного значения. Это дает возможность диспетчеру при превышении контрольного уровня принять необходимые меры по снижению нагрузки предприятия, чтобы не превысить заявленное значение получасового расхода электроэнергии ° В блоке 29 сравнения производится сравнение текущего получасового расхода электроэнергии с контрольным и заявленным

9 1О уровнями. При превышении контрольного уровня выдается сигнал на блок 30 индикации о превышении контрольного уровня и величина превышения этого уровня. При превышении заявленного уровня также выдается сигнал на блок

30 индикации о превышении заявленного уровня. Кроме того, на блок 30 индикации поступает сигнал о величине текущего получасового расхода с сумматора 27, Экономический эффект от использо" вания предлагаемого устройства определяется высокой точностью и надежностью контроля и учета расхода электроэнергии.

Устройство для контроля и учета расхода электроэнергии, содержащее датчики импульсов, коммутатор, блок контроля информации, блок адреса, блок задания коэффициентов и признаков, блок нормирования, выход которого соединен с первым входом первого распределителя информации, выходы которого подключены к группе входов первого счетчика, первый выход которого соединен со входом первого блока памяти, блок регистрации, вход которого подключен ко второму выходу первого счетчика, вход которого соединен с первым выходом блока управления, блок ввода информации, блок сравнения и блок индикации, первый вход которого подключен к третьему выходу первого счетчика, о т л и ч а ю— щ е е с я тем, что, с целью повышения точности устройства, в него введены операторы, блок согласования, блок управления опросом, датчик времени, второй счетчик, второй распределитель информации, второй блок памяти, блоки совпадения, сумматор и регистры, выходы которых соединены с датчиками импульсов, а выходы через шифратор подключены к группе входов блока согласования, вход которого подключен к первому входу блока контроля информации, первый выход которого через блок управления опросом соединен со входом коммутатора, выходы которого подключены ко входу блока согласования и к первому входу блока адреса, выход которого через блок задания коэффициентов и призна«

858039

12 ков соединен со входом блока норми рования и со вторым входом первого распределителя информации, датчик времени подключен ко входу блока управления, второй выход которого соединен со вторым входом блока контроля информации, второй выход последнего подключен ко второму входу блок адреса, третий выход блока управления через второй счетчик соединен с первыми входами блоков совпадения и второго распределителя информации, второй вход которого подключен к четвертому выходу первого счетчика, выход второго распределителя информации через второй блок памяти соединен со вторыми входами блоков совпадения, выходы которых подключены ко входам сумматора, первый выход которого соединен со вторым входом блока индикации, выход блока ввода информации и второй выход сумматора через блок сравнения подключены к третьему входу блока индикации, четвертый вход последнего соединен с четвертым выходом блока управления, пятый выход которого под10 ключен к управляющему входу второго блока памяти.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

iS Ф 473100, кл. G 01 R ll/56, 1973.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке У 2398141/18-21, кл. G 01 К 11/56, 1976 (прототип).