Спосіб вимірювання, обліку та керування споживанням електроенергії

УКРАЇНА (19) UA (11) 24493 (13) U (51) МПК (2006) G01R 11/00 МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ ДЕРЖАВНИЙ Д ЕПАРТАМЕНТ ІНТЕЛ ЕКТУАЛЬНОЇ ВЛАСНОСТІ ОПИС в идається під в ідпов ідальність в ласника патенту ДО ПАТЕНТУ НА КОРИСНУ МОДЕЛЬ (54) СПОСІБ ВИМІРЮВАННЯ, ОБЛІКУ ТА КЕРУВАННЯ СПОЖИВАННЯМ ЕЛЕКТРОЕНЕРГІЇ 1 2 (13) 24493 (11) тим, що у ньому використовуються тільки лічильники електроенергії за різними тарифними зонами, а також необхідність програмно налагоджувати систему при заміні тарифних зон. Крім того, у відомому пристрої низька надійність функціонування у зв'язку з неможливістю проведення у процесі роботи тестового контролю, а також у зв'язку з неоднорідністю архітектури низька живучість та погіршені експлуатаційні характеристики. Найближчою по технічній суті є автоматизована система контролю та обліку вартості споживання електроенергії підприємствами за диференційованими в часі тарифами, що включає лічильники енергії та центральний процесор, причому додатково включає модулі обліку, процесори і діоди. Система обліку електроенергії будується у вигляді (K*P*N*) матриць, кожна з яких включає n рядків і m стовпців, модулі обліку першого рівня, виконані у вигляді N матриць, включаючих К рядків і Р стовпців кожна, входи кожного лічильника електроенергії і-го рядка (і=1,2,...N) (f,1)-гo (f=1,2,...K; д=1,2,...Р) модуля обліку S-ї матриці (S=1,2,.. N) модулів обліку першого рівня об'єднані і підключені до і-го горизонтального виходу (f,1)-гo модуля обліку S-ї матриці модулів обліку першого рівня, кожний вихід лічильника електроенергії і-го стовпця (f,1)-гo модуля обліку S-ї матриці модулів обліку першого рівня підключені через діод до вертикального входу (f,1)-го модуля обліку S-ї матриці UA Корисна модель відноситься до способів вимірювання, збору (передачі) інформації про споживання електроенергії, його обліку та керування споживанням електроенергії. Комплекс технічних засобів обліку електроенергії, що патентується, призначений для вимірювання електричної енергії, автоматизованого обліку, збору і дистанційної передачі облікових даних в єдиний інформаційний центр і може бути використаний в складі інформаційних вимірювальних систем при багатотарифному комерційному обліку електричної енергії з попередньою оплатою або постачанням електроенергії в кредит. Відомий автономний пристрій запису та зчитування, що включає лічильники енергії, кожний з яких підключений до автономного запам'ятовуючого пристрою, виходи (якого) яких через комунікаційний 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 поступають через комунікаційних модуль до центрального процесора. [United States Patent №52707004 "Autonomus Pulst Reading and Recording System", Dec. 14, 1993, G 01 D 4/00]. Недоліком вказаного автономного пристрою є обмежені функціональні можливості у зв'язку з U обчислювального центру, де здійснюють їх автоматичну обробку і облік, який відрізняється тим, що здійснюють перетворення згрупованих електричних сигналів у форму, придатну для передачі по радіолінії у відповідності з стандартом DEST, в електронно-обчислювальному центрі приймають сигнали і перетворюють у форму, придатну для обробки. 2. Спосіб вимірювання, обліку та керування споживанням електроенергії за п. 1, який відрізняється тим, що здійснюють керування передачею сигналів по радіолінії за допомогою зв’язаної з електронно-обчислювальним центром автоматичної телефонної станції. (19) (21) u200608938 (22) 23.11.2006 (24) 10.07.2007 (46) 10.07.2007, Бюл. №10, 2007р. (72) Михайлов Сергій Володимирович (73) Михайлов Сергій Володимирович (57) 1. Спосіб вимірювання, обліку та керування споживанням електроенергії, при якому кожного споживача забезпечують щонайменше одним лічильником, який перетворює дані витрати енергоресурсів у відповідні електричні сигнали, груп ують електричні сигнали з допомогою контролера з утворенням масиву даних і передають згруповані електричні сигнали до електронно 3 24493 модулів обліку першого рівня, кожний вхід першого послідовного порта модуля обліку f-гo рядка S-i матриці модулів обліку першого рівня підключені до f-гo горизонтального виходу S-гo модуля обліку другого рівня, а кожний вихід першого послідовного порта модуля обліку 1-го стовпця S-i матриці модулів обліку першого рівня підключені через діод до 1-го вертикального входу S-гo модуля обліку другого рівня, др угий послідовний порт головного модуля обліку другого рівня підключений до першого послідовного порту кожного v-гo процесора (v=1,2,3), підключеного своїм другим послідовним портом до третього послідовного порту S-гo модуля обліку другого рівня. Недоліками вказаної системи є те, що вказана система складна в обслуговуванні, має обмеження по території, не має захисту від розкрадання електроенергії. Її впровадження потребує значних затрат на розгортання додаткових ліній зв'язку та установку додаткового обладнання. Технічна задача - створити спосіб вимірювання, обліку та керування споживанням електроенергії, шля хом створення комплексу технічних засобів обліку електроенергії з можливістю вимірювання електричної енергії, автоматизованого обліку, збирання і дистанційного передавання облікових даних в єдиний інформаційний центр, простого в експлуатації, малогабаритного, який використовував існ уючу мережу 0,4кВ як канал передачі даних та сигналів керування. Поставлена технічна задача вирішується способом вимірювання, обліку та керування споживанням електроенергії споживачами, в котрому кожного споживача забезпечують щонайменше одним лічильником, перетворюючим дані витрати енергоресурсів у відповідні електричні сигнали, груп ують електричні сигнали з допомогою контролера з утворенням масиву даних і передають згруповані електричні сигнали в електроннообчислювальний центр, де здійснюють їх автоматичну обробку і облік, причому здійснюють перетворення згрупованих електричних сигналів в форму, придатну для передачі по радіолінії в стандарті DEST, передають перетворені електричні сигнали по радіолінії у відповідності із стандартом DEST, в електронно-обчислювальному центрі приймають електричні сигнали і перетворюють в форму, придатну для обробки, а також, здійснюють керування передачею сигналів по радіолінії за допомогою зв'язаної з електроннообчислювальним центром автоматичної телефонної станції. Спосіб вимірювання, обліку та керування споживанням електроенергії, базується на технічному обладнанні, яке має трьохрівневу структур у, причому перший рівень системи утворюють лічильники, встановлені в точках обліку, і/або контролю балансу, вони ведуть облік використовуваної електроенергії і управляють подачею останньої споживачам, другий рівень утворюють роутери, які встановлюються на підстанціях і виконують комунікаційні функції, на третьому рівні розташований Центр системи, в котрому на основі зібраної облікової інформації вирішуються прикладні задачі, пов'язані з обліком електроенергії та керуванням 4 енергоспоживанням. Крім того в системі підтримується двохсторонній обмін даними між лічильниками і Центром, а роутери виступають як проміжні комутаційні пристрої. Організація обміну даними між лічильниками і роутером здійснюється через існуючі силові мережі 0,4кВ, на ділянці між лічильником і трансформаторною підстанцією дані завжди передаються безпосередньо по електромережі (PL LV). Для підтримки зв'язку роутера з Центром в залежності від конкретних можливостей реалізується один із трьох варіантів організації системи, а саме: 1) для обміну даними між роутером і Центром використовується мережа стільникового зв'язку (GSM, CDMA), роутер оснащено модемом відповідного типу (див.Фіг.1); 2) роутер обладнано TL-модемом, що працює на комутуючій телефонній лінії. Стаціонарна телефонна мережа виступає в якості більш дешевої альтернативи до стільникової мережі зв'язку, однак, практична реалізація цього варіанту можлива тільки в тому випадку, якщо на трансформаторну підстанцію підведена телефонна лінія (див. Фіг.2); 3) обмін даними на ділянці між трансформаторною підстанцією і підстанцією більш високого рівня здійснюється по середньо вольтовому (6...20кВ) кабелю - Power Line Middle Voltage (PL ML) (див. Фіг.3). Роутер наступного рівня підтримує двохсторонній зв'язок з Центром або через локальну сітку (Ethernet), або через стільникову мережу зв'язку. Організація мережі передачі даних. У складі Smart IMS використовується багаторівнева (двох- або трьохрівнева) мережа передачі даних. При побудові сітки завжди використовуються вже існуючі комунікації, тому прокладання будьяких додаткових інформаційних магістралей не вимагається. Це дозволяє звести до мінімуму монтажні роботи при створенні системи. В залежності від доступності існуючих комунікацій і можливості їх використання, користувач системи в кожному конкретному випадку має можливість вибрати один із трьох можливих варіантів організації мережі, як показано на Фіг.5. Для реалізації того чи іншого варіанту мережі використовуються роутери, оснащені модемами відповідних типів. „Нижній” рівень мережі. Незалежно від варіанту виконання, „нижній” рівень мережі (зв'язок „лічильники - розтер”) завжди реалізується на базі електропроводки 0,4кВ. Всі пристрої цього рівня оснащені спеціальними PL-модемами і підтримують двохсторонній обмін даними по PL. Передача даних здійснюється частотно-модульованими цифровими пакетами Фіг.6 - швидкість передачі - 1200bps - Несучі часто ти - 43,49kHz - Дальність передачі - до 750м (без ретрансляції). Кожен лічильник здатен також виконувати функції ретранслятора, обслуговуючи інші лічильники, розташовані або на значному віддаленні від роутера (більше 750м), або на більш „низьких” ієрархічних рівнях електромережі. Кількість допустимих рівнів ретрансляції - до семи, Фіг.7. 5 24493 У випадку зміни конфігурації самої електромережі, дерево ретрансляції також динамічно змінюється таким чином, що для кожного лічильника підбирається оптимальний шлях до ро утера. Для передачі облікової інформації від лічильників до зовнішніх дисплеїв також використовується PL. При цьому в процесі передачі обов'язково приймає участь роутер, який маршрутизує і ретранслює пакети, що передаються, Фіг.8. Зв'язок з Центром можливий при наступних варіантах побудови мережі, Фіг.9. Варіант 1. Для організації зв'язку між роутером і Центром використовується стільникова мережа зв'язку (GSM, CDMA). В цьому випадку підтримуються два режими обміну даними: - режим „передача даних” - для відправки регулярних повідомлень; - режим SMS - для відправки термінових повідомлень. Варіант 2. Передача даних по PL MV на ділянці між трансформаторною підстанцією і підстанцією більш високого рівня. Далі вихід або в локальну мережу, або в стільникову мережу зв'язку. Варіант 3. Для організації зв'язку між роутером і Центром використовується стаціонарна телефонна мережа. Реалізується тільки в тому випадку, якщо на трансформаторній підстанції є вихід на телефонну лінію. На „верхньому” ієрархічному рівні системи розташовано Центр Smart IMS. Тут на підставі облікової інформації, яка надходить вирішуються всі завдання, пов'язані з постачанням електроенергії кінцевим споживачам. Склад Центру в загальному виді показаний на Фіг.10. До складу Центру входять: - Комунікаційний сервер; - Сервер баз даних; - АРМ „Адміністратор Smart IMS”; - АРМ „Диспетчер”; - АРМ „Біллінг”; - АРМ системного адміністратора Центру; - Прінт-сервер. Всі компоненти системи об'єднані в локальну мережу (LAN), котра може мати вихід розподілену сітку передачі даних (WAN). Комунікаційний сервер підтримують актуальну конфігурацію системи, забезпечує зв'язок з роутером, „роздає” отриману інформацію у відповідності з її призначенням і запитами, що поступають. Сервер баз даних забезпечує довготривале і надійне зберігання облікової інформації. АРМ'и, „Адміністратор Smart IMS”, „Диспетчер”, „Біллінг” використовується для рішення всього комплексу прикладних задач, пов'язаних з постачанням електроенергії споживачам. Прінт-сервер роздруковує звіти та інші документи. В якості комунікаційного сервера, прінтсервера, сервера баз даних і АРМ'ів можуть використовуватися комп'ютери різних виробників. Вказані комп'ютери можуть бути придбані користувачами системи самостійно, з врахуванням специфікацій і рекомендацій, що надаються виробником Smart IMS. Обов'язкова умова - відповід 6 ність мінімальним вимогам, необхідним для нормального функціонування Smart IMS. Функції Центру: - збір, обробка і довготривале зберігання облікової інформації; - передбілінгова підготовка даних; - інтерфейс з білінговою системою; - підтримка режимів PREPAYMENT і CREDIT; - керування споживанням електроенергії; - керування тарифною політикою; - контроль балансу активної енергії на заданих ділянках мережі; - аварійний нагляд; - дистанційна настройка лічильників; - підтримка конфігурації системи; - формування звітів різних типів. Функції системи реалізуються прикладним програмним забезпеченням, котре входить до складу системи. Прикладні програми володіють дружнім користувальним інтерфейсом, виконаним в стилі Windows, Фіг.11. Як правило, Центр територіально розташовують в офісі компанії-постачальника електроенергії. У складі однієї системи допускається існування кількох проблемно-орієнтованих Центрів, віддалених один від одного. Схема інформаційного обміну в системі Smart IMS в загальному вигляді показана на Фіг.12. Фактично двохсторонній обмін даними відбувається між Центром і кожним окремим лічильником. Роутери відіграють роль проміжних комунікаційних ланок і в перетвореннях інформації не приймають участі. Інформаційний обмін здійснюється наступним чином. 1. Кожен лічильник здатен накопичувати і зберігати в своїй енергозалежній пам’яті облікову і аварійно-технічну інформацію за останні 15 діб. 2. Роутер постійно опитує всі зареєстровані у нього лічильники в циклічному режимі, отримуючи від них облікову і аварійно-технічну інформацію. Кожні 10 хвилин відбувається автоматична синхронізація всіх лічильників, а також реєстрація нових лічильників, що появились в „полі зору” роутера. 3. Кожен роутер здатний накопичувати і зберігати в своїй енергозалежній пам’яті інформацію від усі х зареєстрованих у нього лічильників за останні 10 діб. 4. Один раз на добу (вночі) роутер передає всі накопичені дані в Центр. 5. Комунікаційний сервер підтримує зв'язок з роутерами і накопичує отриману від них інформацію. 6. Комунікаційний сервер „роздає” отримані дані по призначенню у відповідності з поступаючими від робочих місць і серверів запитами. 7. Робочі місця обробляють інформацію, що надходить, вирішуючи, таким чином, прикладні задачі. Центр може формувати додаткові завдання для окремого лічильника або для групи лічильників. Наприклад: отримання додаткової інформації, зміна режиму роботи і т.д. Лічильники виконують завдання і інформують Центр про результати. 7 24493 Деякі види повідомлень передаються в екстреному порядку у виді пріоритетних запитів. Наприклад: аварійне повідомлення (від лічильника в Центр), повідомлення про проведену передоплату (від Центра - до лічильника) і ін. Для таких повідомлень гарантується доставка адресату протягом однієї години. Екстрені повідомлення на ділянці „роутерЦентр” передаються наступним чином: - у випадку використання GSM, CD MA - в виді SMS; - у випадку використання PL MV - в виді пакетів з високим пріоритетом; - у випадку використання TL - в режимі телефонного з'єднання, але позачергово. Використовуваний в системі протокол обміну даними базується на загальноприйнятій моделі взаємодії двох об'єктів „клієнт-сервер” („запитвідповідь”), див.Фіг.13. Одна із сторін (А) посилає другій стороні (В) запит, що містить код деякої команди і супроводжуючу інформацію (якщо вона необхідна). У відповідь (В) посилає повідомлення з тим же кодом команди і відповідною супроводжуючою інформацією. Одна із сторін може посилати „відповіді” без запиту др угої сторони. Наприклад, таким чином лічильник може передавати Центру облікову інформацію, зібрану за добу. На всіх рівнях системи повідомлення передаються у вигляді інформаційних пакетів. Повідомлення може містити в собі коди команд, дані, допоміжну і службову ін формацію. На Фіг.14 показано формат пакету, використовуваний в Smart IMS. Пакет складається із пакетів трьох рівнів - фізичного, канального, мережевого вкладених один в одного і захищених загальною CRC. Пакет сітьового рівня містить поле адреси приймача, поле повідомлення, що передається і CRC* мережевого рівня. В захищеному (шифрованому) виді передається тільки частина мережевого пакету, яка має прикладне призначення. Решта інформації, в тому числі адреса приймача передаються у відкритому вигляді. На Фіг.15 показано в загальному виді формат поля повідомлення, що передається (запит або відповідь). Повідомлення в обов'язковому порядку містить код команди (1 байт) і номер транзакції (1 байт). Крім того, повідомлення може містити до 24 байт супроводжуючої інформації - даних. Smart IMS 5,0 - це система комерційного призначення. Тому в ній передбачені спеціальні міри інформаційної безпеки, що забезпечують повному і достовірність даних, що передаються. Для захисту найбільш слабкої ланки системи каналу зв'язку „лічильник-Центр” - використовується класична схема шифрування повідомлень з симетричними ключами. На її основі одночасно вирішуються спочатку дві важливих задачі інформаційного захисту. (1) ідентифікація відправника повідомлення; (2) ідентифікація самого повідомлення; Використовувана система захисту приведена на Фіг.16 8 Позначення: m - повідомлення (відкритий текст); С - Криптограма, яка передається по каналу зв'язку; Е, D - шифр уюче, дешифр уючи перетворення; К - секретний ключ, котрим володіють обидві легальні сторони (і тільки вони). Роутер, який являється проміжною комунікаційною ланкою системи в перетвореннях інформації не приймає участі. Він „прозорий” для криптографічної схеми захисту і тому на малюнку не показаний. Кожне повідомлення (m), що передається між лічильником і Центром, шифр ується. Для шифрування (дешифрування) повідомлень, що передаються, лічильник використовує свій індивідуальний секретний ключ К, котрий „зашивається” в нього на етапі виготовлення і недоступний для зловмисників. Обмінюючись даними з конкретним лічильником, Центр використовує для дешифрування (шифр ування) прийнятих від нього (переданих йому) повідомлень аналогічний ключ К, відповідний саме цьому лічильнику і збережений в закритій базі даних Центру. Цей ключ прописується в базі даних Центру на етапі інсталяції відповідного лічильника. В процесі експлуатації системи доступ до закритої бази строго регламентований. В якості шифруючого/де шифр уючого перетворення вибрано відомий практично стійкий алгоритм IDEA, оперуючий ключами довжиною в 128bit. Алгоритм простий в реалізації, достатньо надійний і добре зарекомендував себе в багаторічній практиці. По відкритому каналу зв'язку передаються тільки криптограми (С), захищені від будь-яких результативних маніпуляцій зі сторони зловмисників. Не маючи секретного ключа, зловмисник не зможе створити криптограму, яка була б сприйнята отримувачем як легальна. Повідомлення, що містяться „всередині” нелегальної криптограми розглядаються системою як неправдиві і до виконання не приймаються. Використовувана схема забезпечує надійний захист від таких загроз як фабрикація неправдивих повідомлень, модифікація легальних повідомлень, повторне використання легальних повідомлень, перенаправлення легальних повідомлень, тобто від усього спектру інформаційних загроз, характерних для даної предметної області. Прийнята в Smart IMS технологія роботи має ряд важливих особливостей, котрі дозволяють компанії-постачальнику електроенергії проводити гнучк у і ефективну політику при проведенні розрахунків із споживачами. По-перше, Smart IMS здатна підтримувати два відомих режими розрахунків із споживачем PREPAYMENT і CREDIT, залишаючи кінцевий вибір за користувачем системи. По-друге, Smart IMS здатна уже в процесі експлуатації „плавно” переходити від одного режиму до другого, що дозволяє, зокрема, поетапно і безболісно впроваджувати технологію 9 24493 „PREPAYMENT” там, де вона раніше не використовувалась. По-третє, Smart IMS здатна підтримувати обидва режими одночасно, що дозволяє вистроювати вибіркову і гнучк у політику розрахунків по відношенню до різних категорій споживачів. Наприклад, частина споживачів (дисципліновані споживачі) можуть залишатися в режимі „CREDIT”, в той час, як інша частина (порушники, боржники) переводяться в режим „PREPAYMENT”. По-четверте, для керування режимами не потрібно значних експлуатаційних затрат, так як переключання режимів здійснюється дистанційно, в напівавтоматичному режимі. Це дозволяє оперативно міняти режим роботи з кожним конкретним споживачем кожного разу, коли в цьому виникає необхідність. По-п'яте, на відміну від інших відомих систем, в Smart IMS для підтримання режиму „PREPAYMENT” не використовують пластикових карток. Інформаційний обмін між Центром і лічильником здійснюється по каналах зв'язку системи. За рахунок цього досягається достатня „спостережливість” процесу споживання, забезпечується більш висока надійність і оперативність роботи системи, а також її захищеність від можливих зловживань. Фіг.17 і 18 ілюструють роботу системи в обох режимах. Режим „CREDIT” розглядається як окремий випадок режиму „PREPAYMENT”, коли споживачу електроенергії надається необмежений ліміт. Режим „PREPAYMENT” - режим передоплати це основний режим роботи системи. На відміну від інших систем з передоплатою, в Smart IMS для передачі в лічильник даних про проведену передоплату не використовується пластикова карточка. Для підтримки оперативного двохстороннього зв'язку між лічильником і Центром використовуються канали зв'язку системи. Робота в режимі „PREPAYMENT” організована наступним чином. Спочатку споживач закуповує деяку кількість електроенергії, виражену в умовних одиницях - імпульсах. Система повідомляє про це лічильнику, що обслуговує даного споживача. Лічильник підтримує сальдо споживача, і при надходженні повідомлення про чергову покупку це сальдо збільшується на відповідну кількість імпульсів. Відпускаючи електроенергію споживачу, лічильник відповідним чином зменшує його сальдо. Допустимі технічні межі значень сальдо +99999 імпульсів. Однак, на практиці в режимі „PREPAYMENT” негативне допустиме значення сальдо лімітується. Порогове дозволене негативне значення сальдо (ліміт) гнучко задається системою, але воно не повинно перевищувати -64000 імпульсів. Докладна інформація про споживання - ідентифікатор споживача, поточне значення спожитої енергії, сальдо, ліміт - постійно відображається на дисплеї лічильника. Крім того, лічильник звуковим сигналом попереджує споживача, якщо його сальдо наближається до „небезпечної зони”. Лічильник автоматично відключає від електромережі споживача, ліміт якого вичерпаний. Після отримання повідомлення про оплату, лічильник 10 відповідно збільшує сальдо і підключає споживача. Лічильники періодично (1 раз на добу) направляє в Центр докладну інформацію про споживання електроенергії, стану сальдо і інше. Режим „CREDIT" є окремим видом режиму „PREPAYMENT”, коли ліміт споживача взагалі необмежений (unlimited). У цьому випадку система здійснює тільки автоматичний облік спожитої електроенергії і періодично (один раз на добу) повідомляє результати в Центр. По результатах обліку раз в місяць система представляє споживачу звіт про оплату. Крім того, система веде в Центрі облік заборгованості споживача. Якщо це передбачено правилами поставки електроенергії, система здатна відключити споживача боржника, відправивши відповідну команду на його лічильник. Можливість послідовного вводу „PREPAYMENT”- системи в експлуатацію в три етапи. Здатність Smart IMS одночасно підтримувати обидва режими роботи із споживачами дозволяє поетапно без зупинки технологічного циклу поставки електроенергії вводити систему з передоплатою там, де вона раніше не використовувалась. 1) Режим „CREDIT”. Smart IMS виступає як традиційна AMR-system. Вона здійснює індивідуальний облік електроенергії і періодично (наприклад, 1 раз в місяць) формує дані для розрахунків із споживачами. 2) Режим „CREDIT”. Перехідний етап. Включається механізм підтримки сальдо. Встановлюється початкове значення сальдо, і контролюються його зміни, але розрахунок із споживачами як і раніше здійснюється на підставі рахунків. Споживачі наперед сповіщаються про необхідність погасити заборгованість до встановленого терміну - початку 3-го етапу. 3) Режим „PREPAYMENT”. Вводиться певний ліміт для від'ємного значення сальдо і Smart IMS починає функціонувати як повноцінна PREPAYMENT-system. Споживачі, ліміти котрих до даного моменту вичерпались автоматично відключаються. Далі система функціонує в режимі „PREPAYMENT” як в основному, але при необхідності дозволяє перевести кого-небудь із споживачів в режим „CREDIT”. Для цього достатньо надати лічильнику даного споживача необмежений ліміт. Багатотарифний облік. Система підтримує багатотарифний облік електроенергії Фіг.19. Система використовує 8 тарифни х планів, які відрізняються значеннями тарифних коефіцієнтів. Тарифні плани (4x2 варіантів) дозволяють відрізняти пори року (4 варіанти), а також вихідні і робочі дні (2 варіанти). Протягом доби може бути задано до 4-х тарифних зон, які відрізняються одна від одної тарифними коефіцієнтами, тобто кількістю тарифних імпульсів, що приходяться на одну кіловат-годину електроенергії. Границі тарифних зон допускають гнучку настройку з дискретністю в 1 годину. Границі тарифних зон і тарифні коефіцієнти можуть мінятися 11 24493 дистанційними командами із Центру прямо в процесі експлуатації системи. В процесі роботи на дисплеї лічильника відображається „Розкладка” спожитої електроенергії по тарифних зонах, а також позначення (A,B,C,D) актуальної на даний момент тарифної зони. В процесі експлуатації системи з допомогою відповідних команд, що посилаються з Центру, можна оперативно і гнучко міняти діючі тарифікаційні параметри. Керування енергоспоживанням. Постачанням електроенергії споживачу керує лічильник. Цю функцію здатні виконувати як однофазні, так і трьохфазні лічильники прямого включення, що входять до складу Smart IMS. В лічильник вмонтовано реле, котре здатне здійснювати кероване підключення/відключення споживача, комутуючи при цьому стр ум до 85А. Лічильник відключає споживача в двох випадках: 1) якщо ліміт вичерпано; 2) якщо від Центру поступила команда на відключення. З метою дотримання прав споживача і забезпечення прав електробезпеки передбачена можливість завдання в кожному лічильнику певної політики відключень/підключень. Лічильник може бути настроєний таким чином, щоб не відключати споживача в темний час доби, а також у ви хідні і святкові дні. Можуть бути також встановлені строго визначені інтервали часу, протягом яких дозволено відключення/підключення. Також щоб запобігти можливості ураження струмом споживача при нежданій подачі лічильником струму в кола нагрузки (комутації реле), можливо відконфігур ува ти лічильник таким станом, що реле може замкнутись тільки у випадку коли споживач натисне відповідну кнопку на передній панелі лічильника. Контроль балансу електроенергії на ділянці мережі. За допомогою додатково встановлених трьохфазних лічильників може здійснюватися контроль балансу електроенергії на заданих ділянках електромережі. „Балансний” лічильник встановлюється таким чином, щоб його показники співпадали з сумарними показниками всіх лічильників, встановлених в точках споживання на заданій ділянці мережі. Різниця показників, що перевищують деяке допустиме значення, вказує на наявність технічних втрат або розкрадань електроенергії на даній ділянці. Отримання більш точної облікової інформації. При необхідності в лічильниках можуть бути встановлені режими отримання і відправки в Центр більш детальної інформації, наприклад добових, погодинних та 30 хвилинних витрат електроенергії. Такі карти дозволяють проводити більш тонкий аналіз на основі отриманого профілю споживання. Боротьба з розкраданням електроенергії. В Smart IMS передбачено комплекс мір, що забезпечують надійний захист від технічних втрат і розкрадань електроенергії. Будь-які некоректні підключення, спроби споживання в обхід лічильника або несанкціоновані підключення до лінії фіксу 12 ються системою як аварійні події (див. Фіг.20). У випадку їх появи лічильник формує аварійні повідомлення, які в екстреному порядку передаються в Центр, пред'являються оператору і фіксуються в спеціальних електронних журналах. Для порівняння на Фіг.21 показано коректне включення лічильника, при якому не виробляється аварійний сигнал, так як струми в „фазному” і „нульовому” проводах рівні. Приклад конкретного виконання. На Фіг.22 показано типовий приклад використання Smart IMS для обліку спожитої електроенергії в сільській місцевості з щільно прилягаючими котеджами. Приклад наглядно ілюструє особливість використання Smart IMS у порівнянні з „традиційними" системами обліку. В сільській місцевості та в приватному секторі із щільною забудовою доцільно використовувати багатоканальні лічильники. Лічильники в необхідній кількості встановлюються в спеціальному захисному корпусі, який розташовується на опорі лінії електропередач. Таке розташування дозволяє обмежити доступ до лічильників для потенціальних зловмисників. Щоб забезпечити доступ кожного споживача до облікової інформації, в кожному котеджі встановлюється індивідуальний зовнішній дисплей. Система конфігур ується таким чином, щоб на кожному конкретному дисплеї відображались дані тільки від відповідного лічильника. Облікова інформація поступає на дисплей безпосередньо по лінії 220В, що відходить від опори до будинку. Щоб одержати доступ до неї, споживачу достатньо просто включити дисплей в електромережу 220В в будь-якому зручному для нього місці. Для обміну даними з Центром лічильники використовують лінію 0,4кВ, яка йде від трансформаторної підстанції. На виході підстанції встановлений трьохфазний „балансний лічильник”, який дозволяє контролювати баланс активної електроенергії на фідері (окремо по кожній фазі). Розглянута схема має кілька переваг. По-перше, вона не порушує прав споживача, дозволяючи отримати доступ до облікових даних в зручному місці в будь-який час. По-друге, вона забезпечує надійний захист від втрат і розкрадань електроенергії. - будь-які втрати на фідері виявляються за допомогою балансного лічильника, що дозволяє контролювати баланс окремо по кожній фазі. - Розкрадання на ділянці між опорою і будинком втрачають смисл, бо вони фіксуються індивідуальним лічильником і враховуються в ра хунок споживача. - Лічильник, встановлений на опорі, недоступний для потенціального зловмисника, а отже захи щений від будь-яких неправомірних дій з боку останнього. По-третє, така схема надає цілий ряд переваг в процесі експлуатації, так як кожен лічильник завжди „доступний” для двохстороннього дистанційного інформаційного обміну з Центром. 13 24493 Промислове застосування. Фактом промислового застосування заявленого способу вимірювання, обліку та керування спо 14 живанням електроенергії є впровадження даної системи, наприклад, на ЗАТ „Прикарпаттяобленерго" в Івано-Франківській області. 15 24493 16 17 24493 18 19 24493 20 21 24493 22 23 24493 24 25 24493 26 27 24493 28 29 24493 30 31 24493 32 33 24493 34 35 Комп’ютерна в ерстка М. Ломалова 24493 Підписне 36 Тираж 26 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601