Комп`ютерна система обліку кількості і вартості споживання електричної енергії залізницями

Комп'ютерна система обліку кількості і вартості споживання електричної енергії залізницями, що включає лічильники енергії та центральний процесор відрізняється тим, що її доповнено мікропроцесорними системами підстанцій, персональними комп'ютерами диспетчерських центрів енергетичних частин, персональними комп'ютерами диспетчерського центра залізниці, модемами і концентратором інформації, причому кожна мікропроцесорна система підстанції включає мікропроцесор, оперативний запам'ятовуючий пристрій, лічильник електроенергії, чотирьох портовий модуль, дешифратор, елементи гальванічної розв'язки, ключі, регістр та модеми причому вихід шини адреси першого порту мікропроцесора підключений до виходу адреси дешифратора управлінський вхід якого з'єднаний з стробуючим виходом таймера мікропроцесора, виходи лічильників електроенергії об'єднані і підключені через перший елемент гальванічної розв'язки до виходу послідовного порту мікропроцесора, кожний вихід дешифратора підключений до управлінського входу відповідного ключа інформаційний вхід якого підключений до виходу відповідного лічильника електроенергії, а A (54) КОМП`ЮТЕРНА СИСТЕМА ОБЛІКУ КІЛЬКОСТІ І ВАРТОСТІ СПОЖИВАННЯ ЕЛЕКТРИЧНОЇ ЕНЕРГІЇ ЗАЛІЗНИЦЯМИ 37884 льсного перетворювача та постійного запам'ятовуючого пристрою. Недоліком відомого пристрою є обмежені функціональні можливості та невисока надійність у зв'язку з тим, що у відомому пристрої неможливо вести облік електроенергії за різними тарифними зонами, а також програмне у процесі роботи проводити зміну тарифних зон і тестовий контроль функціонування системи. Відомий пристрій збору, перетворення й передачі результатів вимірювання параметрів фізичного середовища [2], який включає n аналогових датчиків, управляючу (керуючу) електроннообчислювальну машину, буферний запам'ятовуючий пристрій, аналогово-цифровий перетворювач, блок дешифрації, формувач інформації, що передається, і блок регістрів, інформаційні і керуючі виходи яких з'єднані з відповідними входами формувача інформації, що передається, а вихід аналогового цифрового перетворювача підключений до інформаційного входу буферного запам'ятовуючого пристрою. Недоліком відомого пристрою є дуже обмежені функціональні можливості в зв'язку з тим, що у відомому пристрої тільки реєструються параметри фізичного середовища, а не виконують функції обліку енергоспоживання по зонам диференційованими за часом доби. Крім того, у відомому пристрої неможливо в процесі роботи проводити перебудову режимів роботи на різні зони обліку, а також проводити тестовий контроль, що зменшує його надійність. Найбільш близьким за своєю технічною сутністю є автономний пристрій запису та зчитування [3.], включаючий лічильники енергії, кожний з яких підключений до автономного запам'ятовуючого пристрою, виходи яких через комутаційний модуль об'єднані з центральним процесором. У відомому автономному пристрої кожний лічильник електроенергії формує імпульсні сигнали, кількість яких за даний термін часу пропорційна спожитій електроенергії, які накопичуються в автономному запам'ятовуючому пристрої і далі поступають через комунікаційний модуль на центральний процесор. Недоліком відомого автономного пристрою є обмежені функціональні можливості в зв'язку з тим, що в ньому використовуються тільки лічильники електроенергії з імпульсними виходами, та повною відсутністю можливості вести облік електричної енергії по тарифам диференційованим по зонам за часом доби, а також перестроювати в процесі роботи системи зони обліку вартості спожитої електроенергії і проводити тестовий контроль функціонування. В основу винаходу поставлено задачу розширення функціональних можливостей за рахунок спроможності виконання обліку споживання кількості електроенергії та її вартості за комерційними тарифами диференційованими за часовими зонами доби, а також збільшення надійності функціонування системи за рахунок спроможності проведення тестового контролю в процесі роботи і збільшення живучості системи в зв'язку з тим, що архітектура системи обліку має значно більшу ступінь однорідності. Поставлена мета досягається шляхом включення в комп'ютерну систему обліку кількості і вартості споживання електроенергії за лізницями за комерційними диференційованими за часом тарифами мікропроцесорних систем підстанцій, персональних комп'ютерів диспетчерських центрів енергетичних частин, персонального комп'ютера диспетчерського центру залізниці, модемів і концентратора інформації, причому адреси другого порту до входу адреси чотирьох портового модуля та оперативного запам'ятовуючого пристрою молодший байт адреси якого з'єднаний з виходом регістра, вихід шини даних третього порту мікропроцесора підключений до входу шини схеми чотирьох портового модуля, оперативного запам'ятовуючого пристрою та регістра вхід запису якого з'єднаний з виходом запису адреси мікропроцесора, входи кожна мікропроцесорна система підстанції включає мікропроцесор, оперативний запам'ятовуючий пристрій, лічильники електроенергії, чотирьох портовий модуль, дешифратор, елементи гальванічної розв'язки, ключі, регістр та модеми, причому вихід шини адреси першого порту мікропроцесора підключений до входу адреси дешифратора управлінський вхід якого з'єднаний з стробуючим виходом таймера мікропроцесора, входи лічильників електроенергії об'єднані і підключені через перший елемент гальванічної розв'язки до виходу послідовного порту мікропроцесора, кожний вихід дешифратора підключений до управлінського входу відповідного ключа інформаційний вхід якого підключений до виходу відповідного лічильника електроенергії, а вихід ключа з'єднаний через другий елемент гальванічної розв'язки з входом послідовного порту мікропроцесора підключеного виходом шини запису та читання чотирьох портового модуля та оперативного запам'ятовуючого пристрою підключені відповідно до виходів запису та читання мікропроцесора, перший і другий входи переривання якого об'єднані з першим та другим виходами переривання чотирьох портового модуля підключеного своїми першим, другим та третім виходами до входів відповідних модемів, вихід першого модему ведучої мікропроцесорної системи підстанції кожної енергетичної частини підключено через модем до першого входу послідовного порту персонального комп'ютера диспетчерського центру енергетичної частини, другий послідовний порт якого підключений через перший і другий модеми до відповідного послідовного порту концентратора інформації, підключеного своїм виходом до входу послідовного порту персонального комп'ютера диспетчерського центру залізниці, а виходи другого і третього модемів ведучої мікропроцесорної систем й підстанції кожної енергетичної частини підключені до входів перших модемів кожної подальшої і попередньої мікропроцесорних систем підстанцій енергетичних частин які в свою чергу виходами своїх других модемів з'єднані з виходами перших модемів подальшої і попередньої мікропроцесорних систем підстанцій відповідно. Завдяки введенню мікропроцесорних систем підстанцій, персональних комп'ютерів диспетчерських центрів енергетичних частин, персонального комп'ютера диспетчерського центру залізниці, модемів, концентратора інформації та введенню нових зв'язків між ними комп'ютерна система обліку вартості споживання електроенергії залізницями за комерційними диференційованими за часом та 2 37884 рифами забезпечує значне розширення функціональних можливостей за рахунок спроможності вести облік споживання кількості електроенергії і її вартості по комерційним тарифам диференційованим за часом доби. Крім того, в запропонованій системі значно покращена надійність функціонування завдяки спроможності проводити тестовий контроль її роботи в процесі функціонування, а також значно поліпшена живучість її завдяки збільшенню ступеня однорідності її архітектури. На фіг. 1 наведено структурну схему комп'ютерної системи обліку кількості і вартості споживання електроенергії залізницями за комерційними диференційованими за часом тарифами, яка включає мікропроцесорні системи підстанцій 1, персональні комп'ютери диспетчерських центрів енергетичних частин 2, персональний комп'ютер диспетчерського центру залізниці 3, модеми 4 і концентратор інформації 5, причому кожна мікропроцесорна система підстанції Ї включає мікропроцесор 6, оперативний запам'ятовуючий пристрій 7, лічильники електроенергії 8, чотирьох портовий модуль 9, дешифратор 10, елементи гальванічної розв'язки 11, ключі 12 і регістр 13. Вихід шини адреси першого порту мікропроцесора 6 підключений до входу адреси дешифратора 10 управлінський вхід якого з'єднаний з стробуючим виходом таймера мікропроцесора 6. Входи лічильників електроенергії об'єднані і підключені через перший елемент гальванічної розв'язки 11 до виходу послідовного порту мікропроцесора 6. Кожний вихід дешифратора 10 підключений до управлінського входу відповідного ключа 12 інформаційний вхід якого підключений до виходу відповідного лічильника електроенергії 8, а вихід ключа 12 з'єднаний, через другий елемент гальванічної розв'язки 11 з виходом послідовного порту мікропроцесора 6 підключеного виходом шини адреси другого порту до входу чотирьох портового модуля 9 та оперативного запам'ятовуючого пристрою 7 молодший байт адреси якого з'єднаний з виходом регістра 13. Вихід шини даних третього порту мікропроцесора б підключений до входу шини даних чотирьох портового модуля 9, оперативного запам'ятовуючого пристрою 7 та регістра 13, вхід запису якого з'єднаний з входом запису адреси мікропроцесора 6. Входи запису та читання чотирьох портового модуля 9 та оперативного запам'ятовуючого пристрою 7 підключені відповідно до виходів запису та читання мікропроцесора 6, перший і другий входи переривання якого об'єднані з першим та другим виходами переривання чотирьох портового модуля 9 підключеного своїми першим, другим та третім виходами до входів відповідних модемів 4. Вихід першого модему 4 ведучої мікропроцесорної системи підстанції 1 кожної енергетичної частини підключений через модем 4 до першого входу послідовного порту персонального комп'ютера диспетчерського центру енергетичної частини 2, другий послідовний порт якого підключений через перший і другий модеми 4 до відповідного послідовного порту концентратора інформації 5, підключеного своїм виходом до входу послідовного порту комп'ютера диспетчерського центру залізниці 3. Виходи другого і третього модемів 4 ведучої мікропроцесорної системи підстанції 1 кожної енергетичної частини підключені до входів перших моде мів 4 кожної подальшої і попередньої мікропроцесорних систем підстанції 1 енергетичних частин, які в свою чергу виходами своїх других модемів 4 з'єднані з входами перших модемів 4 подальшої і попередньої мікропроцесорних систем підстанції 1 відповідно. Мікропроцесор 6 (мал. 1) виконаний, наприклад, у вигляді однокристального мікропроцесора типу КМ1816ВЕ51, лічильник електроенергії 8 виконаний, наприклад, у вигляді електронного лічильника "Альфа" фірми ABB. Чотирьох портовий модуль 9 виконаний, наприклад, у вигляді мікросхеми ST16C554DCJ. Елемент гальванічної розв'язки 11 виконаний, наприклад, у вигляді оптрону типу АОТ1285. Робота комп'ютерної системи обліку кількості і вартості споживання електроенергії залізницями за комерційними диференційованими за часом тарифами (Фіг. 1) протікає в послідовності наведеній блок-схемами алгоритму роботи на Фіг. 2. На початку комп'ютерна система запускається в роботу і постійно виконує облік вартості споживання електроенергії. Дані про вартість спожитої електричної енергії в чистому вигляді з дискретністю в одну годину (що відповідає потребам Енергоринку) за добу, декаду, місяць, квартал, півроку і рік записуються керуючим пристроєм лічильника електроенергії 8 в його енергонезалежну пам'ять та зберігаються там на термін, зазначений нормативними документами Енергоринку (три роки). Коли в комп'ютерну систему приходить запит на обмін даними від диспетчерського центру, то в системі в першу чергу проводиться аналіз запиту на предмет виконання сеансу "читання" даних про спожиту електроенергію чи "запис" даних (наприклад, програмування лічильників 8 на часові зони або тестування роботи фрагменту системи). Якщо "читання", то проводиться подальший аналіз запиту на предмет звідки був запит від диспетчерського центру залізниці (персональний комп'ютер 3) чи від персонального комп'ютера диспетчерського центру енергетичної частини 2. В тому випадку, коли запит надійшов з персонального комп'ютера диспетчерського центру залізниці 3, то далі визначається номер персонального комп'ютера диспетчерського центру енергетичної частини 2 і проводиться аналіз на предмет читання інформації з вибраного персонального комп'ютера 2 чи необхідно наводити зв'язок з мікропроцесорною системою підстанції 1. Якщо необхідно виконати зв'язок з мікропроцесорною системою підстанції 1, то визначається її номер і далі наводиться зв'язок з заданим номером лічильника електроенергії 8 та обробляється запит установки зв'язку і проводиться читання і передача пакету даних з синхронною перевіркою контрольної суми передаваємих байт даних. Коли контрольна сума передаваємих байт виконується вірно, то читані дані передаються в персональний комп'ютер 2 диспетчерського центру енергетичної частини і при вірності контрольних сум передаваємих даних вони передаються далі в персональний комп'ютер диспетчерського центру залізниці 3. Після передачі даних в персональний комп'ютер 3 проводиться їх обробка та сортування і аналіз запиту на предмет кінця зв'язку. Якщо необхідно закінчити зв'язок, то виконується процедура кінця зв'язку і комп'ютерна система переходить 3 37884 в режим чекання, проводячи одночасно постійний облік вартості споживання електричної енергії. У випадку, коли після аналізу стало відомо, що зв'язку не кінець, то система переходить в початковий стан і процес повторюється. Якщо після аналізу запиту на обмін даними визначилось, що необхідно проводити запис інформації (а не читання), то далі проводиться аналіз запиту на предмет "програмування лічильників на часові зони" чи тестування системи. Коли необхідно проводити програмування, то проводиться передача даних в персональні комп'ютери диспетчерських центрів енергетичних частин 2 з перевіркою контрольних сум, мікропроцесорні системи підстанцій 1 і, нарешті, програма записується в лічильники 8. В тім випадку, коли необхідно проводити тестовий контроль, то запускаються послідовно в роботу тести перевірки працездатності персонального комп'ютера диспетчерського центру енергетичної частини 2, мікропроцесорних систем підстанцій 1 та лічильників 8. Якщо тести виконались вірно, то проводиться процедура після тестового контролю і система переходить в початковий стан. У випадку, коли хоч один тест не виконується, то інформація про пошкодження в системі передається в відповідний персональний комп'ютер диспетчерського центру енергетичної частини 2 і персональний комп’ютер диспетчерського центру залізниці 3. Робота мікропроцесорної системи підстанції 1 протікає в послідовності, наведеній блок-схемою алгоритму роботи на мал. 3., тобто мікропроцесорні системи підстанцій 1 знаходяться в черговому режимі, а лічильники 8 ведуть облік кількості та вартості спожитої електричної енергії. Коли формується запит на обмін даними від персонального комп'ютера 2 диспетчерського центру енергетичної частини, то він поступає через модеми 4 на вхід чотирьох портового модуля 9 ведучої мікропроцесорної системи підстанції 1. Чотирьохпортовий модуль 4 формує сигнали переривання і подає їх на відповідні входи мікропроцесора 6. Мікропроцесор 6 мікропроцесорної системи підстанції 1 обробляє запит і визначає номер лічильника 8 своєї підстанції чи вибирає номер подальшої або попередньої мікропроцесорної системи підстанції 1 і номер лічильника 8. Номер лічильника вибирається шляхом видачі адреси мікропроцесором 6 на шину першого порту мікропроцесора який посилає на вхід дешифратора 10, дешифрується і відкриває тим самим відповідний ключ 12. Після чого в мікропроцесорі 6 проводиться аналіз запиту на предмет читання інформації із лічильника 8 чи запис її в лічильник. Якщо читання, то дані із виходу лічильника 8 послідовно поступають через ключ 12 і елемент гальванічної розв'язки 11 на вхід послідовного порту мікропроцесора 6 де і записуються у відповідний регістр. Далі мікропроцесор 6 видає молодший байт адреси, який записується в регістр 13 і на вихід шини адреси другого порту, видає старший байт адреси оперативного запам'ятовуючого пристрою 7, який буде триматися повний цикл запису. Після чого мікропроцесор 6 па шипу даних видає байт даних, який поступає на вхід оперативного запам'ятовуючого пристрою 7, куди й записується сигналом запису, що формується в мікропроцесорі 6. Після того, як вся інформація прочитана із лічильника 8 та записана в оперативний за пам'ятовуючий пристрій 7, мікропроцесор б формує інформацію про готовність і подає її через чотирьох портовий модуль 9 модему 4 на вхід персонального комп'ютера 2 відповідного диспетчерського центру енергетичної частини. Після цього проходить передача даних із мікропроцесорної системи підстанції 1 в персональні комп'ютери 2 і З диспетчерських центрів енергетичної частини і залізниці відповідно. Якщо в лічильник 8 проводиться запис програми чи тесту. При цьому передача інформації протікає аналогічно описаному з однією лиш різницею, що дані із виходу мікропроцесора 6 поступають на вихід його послідовного порту і через елемент гальванічної розв'язки 11 на вхід вибраного лічильника 8. Процес запису та читання інформації із лічильника 8 проводиться, наприклад, по каналу "токова петля". Якщо проводиться тестовий контроль і тести виконуються вірно, то після їх закінчення виконується процедура після тестового контролю і зв'язок закінчується. В тому випадку, коли тест не виконується, то мікропроцесор 6 формує інформацію в диспетчерський центр енергетичної частини про (пошкодження) неполадки. Введення в комп'ютерну систему обліку кількості і вартості споживання електроенергії залізницями за комерційними диференційованими за часом тарифами нових елементів - мікропроцесорних систем підстанцій, персональних комп'ютерів диспетчерських центрів енергетичних частин і залізниці, модемів і концентратора інформації, а також нових зв'язків між ними, вигідно відрізняє запропоновану систему від прототипу. На відміну від прототипу, в якому повністю відсутня можливість вести облік електроенергії за диференційованими за часом тарифами, в запропонованій системі значно розширені функціональні можливості за рахунок спроможності виконання обліку споживання кількості електроенергії та її вартості окремо по кожній тарифній зоні доби і в цілому за добу, а також вести облік з дискретністю в одну годину, (що вимагає Енергоринок), добу, декаду, місяць, квартал, півріччя і рік та зберігати ці дані протягом декількох років з обмеженим доступом в системі тільки на читання. Крім того, на відміну від прототипу в запропонованій системі значно збільшена надійність функціонування за рахунок спроможності виконання тестового контролю в процесі роботи, а також програмувати систему при зміні часових тарифних зон доби, не вимикаючи системи з режиму обліку електроенергії. Завдяки збільшенню ступені однорідності архітектури запропонованої системи значно покращилась й живучість і ряд експлуатаційних характеристик (обслуговування, ремонт, пошук пошкоджень і таке інше). Література. 1. Сурнин А.И. Устройство для учета стоимости электроэнергии при переменном тарифе. Патент RU № 2000577 С, G01R11/32, опубл. 07.09.93, Бюл. № 33-36. 2. Устройство сбора, преобразования и передачи результатов измерений параметров физической среды. G06F17/40, Патент РО № 2079882, БИ № 14, 20.05.97.3.Unated States Patent № 5270704 «Autonomus Pulse Reading and Recording System», Dec.14,1993, G01D4/00/ (Прототип). 4 37884 Фіг. 1 5 37884 Фіг. 2 6 37884 Продовження фіг. 2 7 37884 Продовження фіг. 2 8 37884 Фіг. 3 9 37884 Продовження фіг. 3 __________________________________________________________ ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 __________________________________________________________ Підписано до друку ________ 2001 р. Формат 60х84 1/8. Обсяг ______ обл.-вид. арк. Тираж 50 прим. Зам._______ ____________________________________________________________ УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22 ___________________________________________________________ 10