УСТРОЙСТВО ВВОДА И УЧЕТА ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ В РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ СЕТЯХ НИЗКОГО НАПРЯЖЕНИЯ С ЗАЩИТОЙ ОТ ХИЩЕНИЯ

Область техники, к которой относится полезная модель
Полезная модель относится к области измерительной техники, в частности, к устройству ввода и учета электрической энергии в распределительных сетях низкого напряжения с защитой от хищения и может быть использовано в системах распределения, контроля и учета расхода электроэнергии.
Уровень техники
Известно устройство для измерения активной энергии, содержащее первый и второй пороговые элементы, преобразователь напряжение-частота, реверсивный счетчик, отсчетный блок, при этом в устройство введены первый и второй перемножители, первый и второй сумматоры, фильтр нижних частот, первый и второй выпрямители, причем выходы перемножителей соединены с соответствующими входами первого сумматора, выходом подключенного к входам первого и второго выпрямителей, выход первого выпрямителя соединен с первым входом второго сумматора и входом первого порогового элемента, выход второго выпрямителя соединен с входом второго порогового элемента и вторым входом второго сумматора, выход которого через фильтр нижних частот и преобразователь напряжение-частота соединен с первым входом блока совпадения, второй и третий входы которого подключены к суммирующему и вычитающему входам реверсивного счетчика соответственно, соединенного выходом с входом отсчетного блока (см. а.с. SU №1659876, МПК G01R 11/00, опубл. 12.04.88.).
Недостатком данного устройства является невысокая точность измерения энергии прямого и обратного направления и суммарной энергии при импульсно-реверсивных режимах.
Известно устройство для измерения электрической энергии с защитой от хищений, содержащее датчики тока фазного провода, включенные до и после ввода в строение питающей линии, датчик напряжения нагрузки, перемножитель сигналов датчиков тока фазного провода и датчика напряжения нагрузки, основной блок математической обработки сигналов, блок индикации результата измерений, блок дистанционной передачи данных, при этом устройство конструктивно выполнено в виде отдельных, соединенных каналом связи базового блока и внешнего датчика мощности, причем базовый блок содержит датчик тока фазного провода и датчик напряжения нагрузки, выходами соединенные с входом перемножителя, соединенного с основным блоком математической обработки сигналов перемножителей, блок индикации результата измерений, блок дистанционной передачи данных, а внешний датчик мощности содержит датчик тока фазного провода и дополнительный датчик напряжения нагрузки, выходами соединенные с входом дополнительного перемножителя, связанного с дополнительным блоком математической обработки сигналов, выход которого подключен к высокочастотному передатчику, причем базовый блок, кроме перечисленного, содержит приемник, связанный выходом с основным блоком математической обработки сигналов перемножителей.
В устройстве для измерения электрической энергии с защитой от хищений, передатчик выполнен в виде высокочастотного передатчика по силовой сети. В устройстве для измерения электрической энергии с защитой от хищений, передатчик, выполнен в виде радиопередатчика (см. пат. RU № 2234707, МПК 7 G01R 21/06, опубл. 20.08.2004 г.) Недостатком данного устройства является несовершенная защита результата измерения потребляемой электроэнергии от недобросовестного потребителя.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому положительному эффекту и принятый авторами за прототип является устройство ввода и учета электрической энергии в распределительных сетях низкого напряжения с защитой от хищения, содержащее сеть напряжения, коммутационный аппарат «auto-tampering switch 250», электронную схему управления «AMR Circuitry)), с катушкой отключения автоматического выключателя, тороидальный трансформатор, магнитоуправляемое средство защиты от несанкционированного доступа - ртутный геркон «reed-type mercury switch)) (см. пат. US 5590179, Ekstrom Industries, Inc, Date of Patent 31.12.1996 ).
Недостатком данного устройства является сложность конструкции, высокая себестоимость.
Раскрытие полезной модели
Задачей предлагаемой полезной модели является разработка устройства ввода и учета электрической энергии в распределительных сетях низкого напряжения с защитой от хищения, обладающего упрощением конструкции.
Технический результат, который может быть получен с помощью предлагаемой полезной модели, сводится к упрощению конструкции.
Технический результат достигается с помощью устройства ввода и учета электрической энергии в распределительных сетях низкого напряжения с защитой от хищения, содержащего сеть напряжения, коммутационный аппарат, электронную схему управления, с катушкой отключения автоматического выключателя, тороидальный трансформатор, магнитоуправляемое средство защиты от несанкционированного доступа, при этом оно дополнительно снабжено устройством сравнения равенства токов в фазном и нулевом проводниках, включающее тороидальный трансформатор с силовыми проводами линии 0,2-0,4 кВ от сети напряжения к нагрузке, тиристор управления работой защит, устройство проверки с нефиксируемой кнопкой «Тест», токоограничивающий резистор, добавочный тестовый виток, при этом сеть напряжения последовательно соединена с помощью соединительных проводов с катушкой отключения автоматического выключателя, с которой последовательно соединена электронная схема управления защит с устройством сравнения равенства токов в фазном и нулевом проводниках, с устройством самопроверки и добавочным тестовым витком, последовательно соединенным с нефиксируемой кнопкой «Тест» и токоограничивающим резистором устройства проверки, а к нефиксируемой кнопке «Тест» параллельно подключено магнитоуправляемое средство защиты от несанкционированного доступа.
В устройстве в качестве микросхемы, используют микросхему M54123L.
Таким образом, так как основным фактором оптимизации производства в электроэнергетике является снижение потерь в электрических сетях и потери являются важнейшим показателем экономичности работы, наглядным индикатором состояния системы учета электроэнергии, эффективности энергосбытовой деятельности энергоснабжающих организаций, при этом:
- абсолютные потери электроэнергии это разность электроэнергии, отпущенной в электрическую сеть и полезно отпущенной потребителям;
- технические потери электроэнергии - потери, обусловленные физическими процессами передачи, распределения и трансформации электроэнергии, определяются расчетным путем, технические потери делятся на условно-постоянные и переменные, зависящие от нагрузки;
- коммерческие (нетехнические) потери электроэнергии - потери, определяемые как разность абсолютных и технических потерь.
По оценкам специалистов максимально допустимые потери электроэнергии должны составлять ориентировочно 10% (см. ГОСТ Ρ 52320-2005, ГОСТ Ρ 52322-2005, ГОСТ Ρ 51350-99), тогда как в настоящее время доля потерь может составлять 40-50%. Такие результаты работы энергокомпаний обусловлены, в основном, высокими коммерческими потерями, то есть хищением электроэнергии различными способами. Одним из таких способов является остановка счетного механизма прибора учета с помощью магнита, при этом данный способ довольно сложно определим, так как в процессе хищения не происходит нарушения пломб и не видны остаточные следы хищения. Применение устройства по предлагаемой полезной модели обладает упрощением конструкции, за счет чего исключается безучетное потребление электрической энергии, так как при возникновении магнитного поля вблизи магнитоуправляемого датчика, расположенного в непосредственной близости к прибору учета происходит полное прекращение подачи электроэнергии, а возможность включения автоматического выключателя восстанавливается при исчезновении магнитного поля.
Краткое описание чертежей На фиг. дана схема устройства ввода и учета электрической энергии в распределительных сетях низкого напряжения с защитой от хищения, общий вид.
Осуществление полезной модели
Устройство ввода и учета электрической энергии в распределительных сетях низкого напряжения с защитой от хищения, получающее питание из сети Напряжения 220 В, состоит из прибора учета (на фиг. не показано), коммутационного аппарата (на фиг. не обозначен), содержащего в своей конструкции силовые контакты (на фиг. не обозначены) с возможностью отключения, отключаемая часть которых соединена с помощью соединительных проводов 2 с катушкой 3 отключения автоматического выключателя (на фиг. не обозначен), электронной схемы 4, которая является развитием типового включения микросхемы M54123L, устройства (на фиг. не обозначено) сравнения равенства токов, проходящих в фазном и нулевом проводниках, состоящего из тороидального трансформатора 5 тока, выполненного из ферромагнитного сплава с первичной обмоткой (на фиг. не обозначена) из силовых проводников 6 линии 0,2-0,4 кВ от питающей сети 1 напряжения к нагрузке (на фиг. не показана), устройства самопроверки, состоящего из добавочного тестового витка 7, проходящего внутри тороидального трансформатора 5, тиристора 8 управления работой защит, а именно отключением, нефиксируемой кнопки 9 «Тест» с нормально разомкнутыми контактами, токоограничивающего резистора 10, подключенного параллельно нефиксируемой кнопки 9 «Тест» с нормально разомкнутыми контактами с помощью соединительных проводов 2 магнитоуправляемого 11 устройства защиты от воздействия магнитного поля, причем в качестве магнитоуправляемого средство 11 защиты от несанкционированного доступа, в качестве которого используют герметичный контакт геркон.
Устройство ввода и учета электрической энергии в распределительных сетях низкого напряжения с защитой от хищения эксплуатируют следующим образом.
В нормальном режиме работы геометрическая сумма токов в фазном и нулевом проводниках равна нулю, следовательно, во вторичной обмотке тороидального трансформатора 5 тока нет наведенного напряжения, устройство не получает сигнала об отключении, силовые контакты коммутационного аппарата находятся воключенном состоянии, при возникновении тока утечки, например, повреждение изоляции, геометрическая сумма токов в силовых проводниках 6 линии 0,2-0,4 кВ, проходящих через тороидальный сердечник трансформатора 5 тока, уже не равна нулю, за счет наличия тока утечки, следовательно, во вторичной обмотке трансформатора 5 наводится определенного уровня напряжение, при наличии которого в электронной схеме 4, которая является развитием типового включения микросхемы M54123L, формируется сигнал, воздействующий на управляющий электрод тиристора 8 управления работой защит, последний открывается, через катушку 3 электромагнита отключения автоматического выключателя протекает ток, наличие которого ведет к срабатыванию электромагнита катушки 3 отключения и потребитель отключается, при этом при нажатии на нефиксируемую кнопку «Тест» устройства проверки происходит активация устройства проверки, цепь замыкается, через добавочный тестовый виток 7 проходит ток, сопоставимый с величиной разности токов в силовых проводниках 6 линии 0,2-0,4 кВ при наличии неисправности питающей сети 1, во вторичной обмотке тороидального трансформатора 5 тока возникает напряжение, управляющее работой электронной схемы 4, которая является развитием типового включения микросхемы Μ 54123L, которая подает сигнал на тиристор 8 управления работой защит и управляющий работой катушки 3 отключения, устройство отключается.
Наиболее трудно определяемым способом хищения электроэнергии является способ безучетного потребления электроэнергии, при котором электросчетчик, даже современный электронный, останавливается или тормозится за счет применения постоянного магнита большой мощности, который прикладывают к щиту учета максимально близко к шаговому двигателю прибора учета с внешней стороны (на фиг. не показано), при этом шаговый двигатель перестает работать под воздействием сильного внешнего магнитного поля, после чего электросчетчик не учитывает потребляемую электроэнергию, и, в случае применения постоянного магнита большой мощности, контакты магнитоуправляемого средства 11 защиты от несанкционированного доступа, установленного параллельно кнопке 9 «Тест» замыкаются под воздействием внешнего стороннего магнитного поля, запускается устройство тестирования работоспособности коммутационного аппарата, через добавочный тестовый виток 7 устройства самопроверки проходит импульс тока, под воздействием которого во вторичной обмотке тороидального трансформатора 5 тока наводится напряжение, управляющее электронной схемой 4, которая является развитием типового включения микросхемы Μ 54123L, далее ведущее к открытию тиристора 8 управления работой защит, то есть отключением и потребитель отключается.
Таким образом, устройство ввода и учета электрической энергии в распределительных сетях низкого напряжения с защитой от хищения по сравнению с прототипом и другими техническими решениями существенно расширяет его функциональные возможности при минимальных затратах на внедрение в производство.
Предлагаемая полезная модель по сравнению с прототипом и другими известными техническими решениями имеет следующие преимущества:
- упрощение конструкции устройства.
- высокая надежность защиты от хищения;