Пристрій контролю споживання електроенергії у розгалужених мережах

Реферат: Пристрій контролю споживання електроенергії у розгалужених мережах належить до контрольно-вимірювальної техніки й призначений для контролю обліку електроенергії, а також для виключення несанкціонованого підключення до мережі електропостачання. UA 74647 U (54) ПРИСТРІЙ КОНТРОЛЮ СПОЖИВАННЯ ЕЛЕКТРОЕНЕРГІЇ У РОЗГАЛУЖЕНИХ МЕРЕЖАХ UA 74647 U UA 74647 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до контрольно-вимірювальної техніки й призначена для контролю обліку електроенергії, а також для виключення несанкціонованого підключення до мережі електропостачання. Відомий пристрій контролю обліку електроенергії, що містить послідовно з'єднані датчики струму і напруги і підключені на входи аналогового перемножувача сигналів, вихід якого підключений до входу генератора прямокутних імпульсів, підключеного до входу іншого лічильника прямокутних імпульсів, перший лічильник прямокутних імпульсів, вихідний блок. (Патент України № 12568, G01R 21/133. Пристрій контролю обліку електроенергії / Шкрабець Ф.П., Вишня В.Б., Мирошниченко В.О., Красовський П.Ю. - Бюл. № 2, 2006 p.). Недолік: недостатньо точний контроль несанкціонованого підключення. Відомий також пристрій контролю споживання електроенергії на ділянці мережі, у якому використовується основний і додаткові блоки контролю величини електричного струму навантаження в характерних точках електричної мережі з можливістю обробки результатів одночасних вимірів при збереженні балансу струмів навантаження, і за рахунок цього виникає можливість контролю споживання електроенергії, в тому числі і несанкціонованого підключення електроприймачів до мережі електропостачання. (Патент України на корисну модель № 24136, 7 МПК G01R 21/133. Пристрій контролю споживання електроенергії на ділянці мережі / Шкрабець Ф.П., Вишня В.Б., Мирошниченко В.О., Красовський П.Ю. - Бюл. № 9, 2007 р.) Недоліки: струм в електричній мережі при великій кількості відгалужень змінюється дуже динамічно, а точність контролю споживання електричної енергії у наведеному пристрої значною мірою залежить від одночасності фіксацій значень струму основним та додатковими блоками. У свою чергу, момент фіксації значень струму визначається моментом отримання стробуючого сигналу, який формується основним та додатковими блоками. Найбільш близьким технічним рішенням є пристрій контролю споживання електроенергії, в якому шляхом введення нових елементів, зокрема GPS приймачів та GPS антен, реалізується можливість одночасного контролю величин електричного струму навантаження основним та додатковими блоками пристрою та обробка дійсних вимірів балансу струмів навантаження. (Патент України на корисну модель № 48802, G01R 21/00. Пристрій контролю споживання електроенергії / Вишня В.Б., Мирошниченко В.О. - Бюл. № 7, 2010 p.). Недоліки: мережний USB адаптер, що входить до складу основного та додаткових блоків пристрою, працює за принципом накладення високочастотних сигналів на напругу промислової частоти 50 Гц і передачі їх по силовій мережі. Існують показники якості електроенергії, що визначаються вимогами міжнародного стандарту ГОСТ 13109-97, тому погіршення цих показників через появу значних високочастотних складових у силовій мережі можуть призводити до незадовільної роботи, збоям і відмовам електронних систем керування, автоматики, медичної апаратури. Таких електроприймачів, критичних до появи високочастотних складових у силовій мережі, сьогодні дуже багато. В основу корисної моделі поставлено задачу підвищення точності контролю споживання електроенергії та усунення перешкод в роботі іншого електрообладнання, за рахунок удосконалення пристрою контролю споживання електроенергії, у якому шляхом введення нових елементів реалізується можливість обміну керуючої інформації між основним та додатковими блоками по радіоканалу і ліквідування спотвореної високочастотної складової у розгалуженій мережі електропостачання. Поставлена задача вирішується тим, що у відомий пристрій контролю споживання електроенергії, що включає основний блок з датчиком струму, узгоджуючим пристроєм, аналого-цифровим перетворювачем (АЦП), перетворювачем КОД-USB сигнал, блоком обробки даних, GPS приймачем, GPS антеною і селектором сигналу та додаткові блоки з датчиком струму, узгоджуючим пристроєм, АЦП, перетворювачем КОД-USB сигнал, блоком запам'ятовування, GPS приймачем, GPS антеною, селектором сигналу, схемою порівняння і блоком зберігання уставок часу, відповідно до корисної моделі, у основний і додаткові блоки замість мережних адаптерів введені приймачі-передавачі радіосигналів з антенами, а в основний блок ще і другий перетворювач КОД-USB сигнал, причому вихід приймача-передавача радіосигналів основного блока підключений до входу другого перетворювача КОД-USB сигналу, вихід якого зв'язаний з третім входом блока обробки даних, вихід якого підключено на вхід приймача-передавача радіосигналів, а вхід приймача-передавача радіосигналів в додаткових блоках підключено на вихід перетворювача КОД-USB сигнал, причому перший вихід приймачапередавача радіосигналів з'єднано з входом блока зберігання установок часу, а другий - з входом блока запам'ятовування. Як блок обробки даних передбачається використання персонального комп'ютера. 1 UA 74647 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 На кресленні представлена функціональна схема запропонованого пристрою. Схема пристрою включає: основний блок 6 і додаткові блоки 8, які встановлюються на всіх відгалуженнях контрольованої ділянки АВ електричної мережі. Додаткові блоки 8 підключені відповідно до відгалужень ділянки мережі, на яких контролюється споживання електроенергії, а основний блок 6 - на початку контрольованої ділянки електричної мережі з боку джерела живлення. Робота пристрою здійснюється в такий спосіб: сигнал, пропорційний струму навантаження, із датчика струму 9 основного блока 6 надходить на вхід узгоджуючого пристрою 1, що перетворює його в сигнал напруги й подає на вхід АЦП 2, що формує значення струму навантаження у вигляді цифрового коду. Цифровий двійковий сигнал з виходу АЦП 2 надходить на вхід перетворювача 3 двійкового коду в USB сигнал, з виходу якого значення струму навантаження вводиться в блок обробки даних 4. На другий (інший) вхід блока обробки даних 4 через селектор сигналу 14 надходить сигнал з виходу GPS приймача 10. Цей сигнал згідно з протоколом ІМЕА містить ряд даних, в тому числі, і поточний час прийняття сигналів з супутників GPS антеною 11. В блоці обробки даних 4 програмним способом задається час для моментів фіксації струмів у основному 6 та додаткових 8 блоках. Ця інформація передається за допомогою приймача-передавача радіосигналів 5 основного блока 6 в радіоефір, у подальшому сприймається приймачем-передавачем радіосигналів 5 додаткових блоків 8 і запам'ятовується у блоці зберігання уставок часу 12. У відповідні моменти часу значення струму навантаження фіксується блоком обробки даних 4 основного блока 6 і зберігається для подальших розрахунків балансу струмів в мережі. Робота додаткових блоків 8 полягає в наступному: сигнал, пропорційний струму навантаження, з виходу датчиків струму 9, встановлених на кожному з приєднань контрольованої ділянки мережі АВ, надходить на вхід узгоджуючого пристрою 1, що перетворює його в сигнал напруги й подає на вхід АЦП 2, що формує значення струму навантаження приєднання у вигляді цифрового коду. Цифровий двійковий сигнал з виходу АЦП 2 надходить на перший вхід блока запам'ятовування 7. Сигнали з GPS супутників сприймаються GPS антеною 11 додаткових блоків 8 і далі надходять до GPS приймача 10 і селектора сигналу 14. Останнім фільтрується вхідний сигнал (з протоколу ІМЕА вибирається поточний час) і подається на перший вхід схеми порівняння 13. На другий вхід схеми порівняння 13 з блока збереження уставок часу 12 надходить сигнал моменту фіксації струму навантаження у точці підключення додаткових блоків 8. При збіганні сигналів на входах схеми порівняння 13 стробуючий сигнал з її виходу надходить на інший вхід блока запам'ятовування 7, який фіксує значення струму у вигляді двійкового коду, що надходить на перетворювач КОД-USB сигналу 3 і приймач-передавач радіосигналів 5 додаткового блока 8, а потім по радіоефіру надходить до приймача-передавача радіосигналів 5 основного блока 6. З виходу приймача-передавача радіосигналів 5 основного блока 6 сигнал через другий перетворювач КОД-USB 15 надходить до блока обробки даних 4 основного блока 6, де запам'ятовується значення струму навантаження, що надійшов від даного додаткового блока 8 й потім від всіх контрольованих приєднань, на яких установлені додаткові блоки 8, ділянки АВ електричної мережі. Після одержання значень струму навантаження всіх контрольованих приєднань блок обробки даних 4 основного блока 6 визначає баланс струмів навантаження на ділянці мережі АВ. У випадку збереження балансу струмів навантаження одночасно робиться висновок про відсутність несанкціонованих підключень на ділянці мережі АВ. При порушенні балансу струмів навантаження фіксують несанкціоноване споживання електроенергії та її кількість. Таким чином, реалізація запропонованого пристрою дозволяє: зменшити вплив високочастотних складових роботи обладнання пристрою на якісні показники електроенергії в умовах розгалужених мереж електропостачання (відхил напруги, коефіцієнт спотворення синусоїдальної кривої напруги, несиметрію напруги, коефіцієнт гармонійної складової напруги та інше); збільшити надійність і точність роботи обладнання в основному і додаткових блоках пристрою, безпосередньо зв'язаних з електричною мережею електропостачання; виключити безоблікове споживання електроенергії. 2 UA 74647 U ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 5 10 15 Пристрій контролю споживання електроенергії у розгалужених мережах, що містить основний блок з датчиком струму, узгоджуючим пристроєм, аналого-цифровим перетворювачем (АЦП), перетворювачем КОД-USB сигналу, блоком обробки даних, GPS приймачем, GPS антеною і селектором сигналу та додаткові блоки з датчиком струму, узгоджуючим пристроєм, АЦП, перетворювачем КОД-USB сигналу, блоком запам'ятовування, GPS приймачем, GPS антеною, селектором сигналу, схемою порівняння і блоком зберігання уставок часу, який відрізняється тим, що основний і додаткові блоки додатково включають приймачі-передавачі радіосигналів з антенами, а основний блок ще і другий перетворювач КОД-USB сигналу, причому вихід приймача-передавача радіосигналів основного блока підключений до входу другого перетворювача КОД-USB сигналу, вихід якого зв'язаний з третім входом блока обробки даних, вихід якого підключено на вхід приймача-передавача радіосигналів, а вхід приймачапередавача радіосигналів в додаткових блоках підключено на вихід перетворювача КОД-USB сигналу, причому перший вихід приймача-передавача радіосигналів з'єднано з входом блока зберігання уставок часу, а другий - з входом блока запам'ятовування. Комп’ютерна верстка Д. Шеверун Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3