УСТРОЙСТВО СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ И МОНИТОРИНГА ПОТРЕБИТЕЛЕЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ

Изобретение относится к области электроэнергетики, в частности, к устройствам контроля, учета и управления потребителями электрической энергии.
Существует устройство управления энергопотреблением (см. Патент Украины №6834, бюл. №1, от 31.03.1995, кл. H02J 13/00, G05B 15/02), содержащий цифровой блок управления, выход управления нагрузкой которого через последовательно соединенные нормализатор и формирователь импульсов подключен к входу блока управления исполнительными механизмами соединенными с входами объекта энергопотребления, подключенного выходами к информационным входам блока датчиков энергопотребления, отличающийся тем, что дополнительно введены фильтры нижних частот, динамические пороговые фильтры и экспандерные драйверы, входы которых соединены с соответствующими выходами управления датчиками цифрового блока управления, а выходы - через дублированные линии связи с входами блока управления датчиков энергопотребления, выходы которого через последовательно соединенные фильтр нижних частот и динамический пороговый фильтр подключены к соответствующим входам цифрового блока управления.
Недостаток данного устройства - отсутствие контроля состояния потребителей электрической энергии в реальном времени, состояния линий электрической сети, отсутствие возможности подключения дополнительных датчиков контроля внештатных ситуаций (например, утечек газа, возгорания и т.д.). Свойствами прототипа, которые совпадают со свойствами изобретения, которое заявляется, является наличие блока управления.
В основу изобретения поставлена задача разработки устройства, способного управлять потребителями электрической энергии, а также проводить мониторинг их состояния, состояния линий электрической сети в реальном времени, что также предусматривает возможность сигнализации о возникновении различных нештатных ситуаций (например, утечек газа, возгорания и т.д.), за счет подключения дополнительных датчиков (газа, дыма и т.д.).
Поставлена задача решается таким образом, что устройство системы управления и мониторинга потребителей электрической энергии содержит устройство коммутации потребителей электрической энергии, датчики тока и фазы, датчик напряжения, дополнительные датчики (например, датчики газа, дыма и т.д.), блок управления, модуль приема \ передачи данных, энергонезависимую память.
Изобретение отличается от прототипа тем, что в него включены дополнительные элементы: устройство коммутации потребителей электрической энергии, датчики тока и фазы, датчик напряжения, дополнительные датчики (например, датчики газа, дыма и т.п.), модуль приема \ передачи данных, энергонезависимая память.
На изображении представлена схема устройства системы управления и мониторинга потребителей электрической энергии.
Устройство системы управления и мониторинга потребителей электрической энергии содержит устройство коммутации потребителей электрической энергии 1, датчики тока и фазы 2, датчик напряжения 3, дополнительные датчики 4, блок управления 5, модуль приема \ передачи данных 6, энергонезависимую память 7, причем блок управления 5 подключен к устройству коммутации потребителей электрической энергии 1, модулю приема \ передачи данных 6 и энергонезависимой памяти 7, датчики тока и фазы 2, датчик напряжения 3, дополнительные датчики 4 подключены к блоку управления 5, устройство коммутации потребителей электрической энергии 1 подключено к датчику тока и фазы 2 и датчику напряжения 3.
Устройство системы управления и мониторинга потребителей электрической энергии работает следующим образом. При поступлении извне пакета данных, который содержит идентификационный код (ИК) нужного устройства системы управления и мониторинга потребителей электрической энергии, номера потребителей электрической энергии, включении / выключении, и данные о текущем времени и дате модуля приема \ передачи данных 6, с помощью, например, радиоканала, модуль приема \ передачи данных 6 передает пакет данных на блок управления 5. блок управления 5 обрабатывает пакет данных и, в случае совпадения ИК устройства системы управления и мониторинга потребителей электрической энергии в сигнале и ИК, хранящемся в блоке управления 5, подает команду включения или выключения соответствующего потребителя электрической энергии на устройство коммутации потребителей электрической энергии 1, блок управления 5 начинает отсчет времени и даты от текущего времени и даты, полученных в пакете данных; дальше блок управления 5 подает сигнал записи в энергонезависимую память 7 текущего времени и даты, полученных в пакете данных, и номера устройств, включаемых или выключаемых. При этом датчики тока и фазы 2 отслеживают протекание тока через включенные, с помощью устройства коммутации потребителей электрической энергии 1, потребители электрической энергии. Если ток через какой-либо включенный потребитель электрической энергии равна нулю или превышает заранее заданную величину (например, 10 А), блок управления 5 подает сигнал отключения потребителей электрической энергии, ток через которые превышает заранее заданную величину на устройство коммутации потребителей электрической энергии 1, блок управления 5 формирует пакет данных, содержащий ИК устройства системы управления и мониторинга потребителей электрической энергии и номера потребителей электрической энергии, через которые протекает нулевой ток или ток, превышающий заранее заданную величину, передает пакет данных на модуль приема \ передачи данных 6, который осуществляет его передачу к внешним устройствам; также блок управления 5 подает сигнал записи в энергонезависимую память 7 отсчитанных от полученных в пакете времени, даты и номера потребителей электрической энергии через которые протекает нулевой ток и ток, превышающий заранее заданную величину. Таким образом обеспечивается сигнализация о потребителях электрической энергии, вышедших из строя.
Далее блок управления 5 продолжает отслеживать значение напряжения, полученное с датчика напряжения 3 до включения потребителей электрической энергии. В случае отличия их от заранее заданной величины (например, на 10% от номинального), блок управления 5 подает сигнал отключения всех потребителей электрической энергии на устройство коммутации потребителей электрической энергии 1 и формирует пакет данных, содержащий ИК устройства системы управления и мониторинга потребителей электрической энергии и условное сообщение о необходимости проверки электрической сети, учитывая недопустимо падение напряжения на ней, блок управления 5 подает сигнал записи в энергонезависимую память 7 отсчитанного времени, даты и условного сообщения о необходимости проверки электрической сети. После этого блок управления 5 передает пакет данных на модуль приема \ передачи данных 6, который осуществляет его передачу к внешним устройствам. В процессе работы устройства системы управления и мониторинга потребителей электрической энергии блок управления 5 постоянно опрашивает датчик напряжения 3 и в случае изменения напряжения за пределами заранее заданной величины (например, 20% от номинального в большую или меньшую сторону), блок управления 5 подает сигнал отключения всех потребителей электрической энергии на устройство коммутации потребителей электрической энергии 1 и формирует пакет данных, содержащий ИК устройства системы управления и мониторинга потребителей электрической энергии и условное сообщение о недопустимом падении напряжения электрической сети, также блок управления 5 подает сигнал записи в энергонезависимую память 7 отсчитанного времени, даты и величины отклонения напряжения от заданной величины. При возвращении напряжения электрической сети до номинального уровня, блок управления 5 подает сигнал включения всех отключенных из-за недопустимого отклонения напряжения питания потребителей электрической энергии на устройство коммутации потребителей электрической энергии I и формирует пакет данных, содержащий ИК устройства системы управления и мониторинга потребителей электрической энергии и условное сообщение о возвращении в номинальный режим работы, также блок управления 5 подает сигнал записи в энергонезависимую память 7 отсчитанного времени, даты и условного сообщения о возвращении к номинальному режиму работы.
Кроме того, при поступлении извне пакета данных, содержащего ИК нужного устройства системы управления и мониторинга потребителей электрической энергии и команды выдачи значений мощности потребителей электрической энергии, коммутируемых устройством системы управления и мониторинга потребителей электрической энергии, модуль приема \ передачи данных 6 передает пакет данных на блок управления 5. блок управления 5 обрабатывает пакет данных и, в случае совпадения ИК устройства системы управления и мониторинга потребителей электрической энергии в сигнале и ИК, хранящейся в блоке управления 5, считывает значение напряжения с датчика напряжения 3 и значения токов и их фаз с датчиков тока и фазы 2, формирует пакет данных, содержащий ИК устройства системы управления и мониторинга потребителей электрической энергии, номер потребителя электрической энергии и его мощность, вычисленную по имеющимся данным напряжения, тока и фазы.
Также в процессе работы устройства системы управления и мониторинга потребителей электрической энергии блок управления 5 постоянно опрашивает дополнительные датчики 4 (например, датчики газа, дыма и т.д.) и в случае поступления сигнала с них, блок управления 5 подает сигнал отключения всех потребителей электрической энергии на устройство коммутации потребителей электрической энергии 1 и формирует пакет данных, содержащий ИК устройства системы управления и мониторинга потребителей электрической энергии и условное сообщение о поступлении сигнала с дополнительного датчика, также блок управления 5 подает сигнал записи в энергонезависимую память 7 отсчитанного времени, даты, условного сообщения о поступлении сигнала с дополнительного датчика.
При поступлении извне пакета данных, содержащего ИК нужного устройства системы управления и мониторинга потребителей электрической энергии и команду выдачи информации из энергонезависимой памяти 7 на модуль приема \ передачи данных 6, с помощью, например, радиоканала, модуль приема \ передачи данных 6 передает пакет данных на блок управления 5. блок управления 5 обрабатывает пакет данных и, в случае совпадения ИК устройства системы управления и мониторинга потребителей электрической энергии в сигнале и ИК, хранящейся в блоке управления 5, подает команду считывания содержания энергонезависимой памяти 7 и формирует пакет данных, содержащий ИК устройства системы управления и мониторинга потребителей электрической энергии и данные по энергонезависимой памяти 7. Так осуществляется считывание информации, которая по каким-либо причинам не была передана внешним устройствам.