УСТРОЙСТВО ПРЕДУПРЕЖДЕНИЯ И ОПОВЕЩЕНИЯ О ЧРЕЗВЫЧАЙНЫХ СИТУАЦИЯХ НА ОБЪЕКТАХ ЭНЕРГЕТИКИ

Настоящие изобретение относится к области электроизмерительной техники, предупреждения и оповещения о чрезвычайных ситуациях на объектах энергетики, а именно, к модернизированным многофункциональным многотарифным приборам учета электрической энергии, предназначенным для оперативного оповещения диспетчера энергообъекта или службы спасения о нештатной ситуации на энергетических объектах, так же для контроля параметров электрической энергии, технического учета электрической энергии, мощности и состояния электрической сети в системах электроснабжения, с возможностью передачи информации по радиоканалу.
Известен ближайший аналог мобильное устройство мониторинга и сигнализации состояния электрической сети (RU 123169 G01R 11/25, G01R 22/00), которое содержит клеммную колодку, соединяющую блок питания и блок датчиков напряжения с зажимными устройствами, подключенными к питающей сети, микроконтроллер, подключенный через аналого-цифровой преобразователь к блоку датчиков напряжения и соединенный с интерфейсом RS-485, оптическим портом, резервным источником питания встроенных в микроконтроллер часов, светодиодным индикатором работы устройства, радиоблоком, соединенным с блоком питания, энергонезависимой памятью, имеющей дополнительный регистр памяти, содержащий географические координаты и оперативное наименование места установки устройства, блоком питания, и резервным источником питания (аккумуляторная батарея с возможностью замены), связанным с микроконтроллером и радиоблоком, устройство дополнительно содержит подключенные к аналого-цифровому преобразователю токовые клещи с механическими замками, снимающие параметры с питающей сети.
Недостатками устройства являются отсутствие возможности совершать речевую связь с центром сбора данных (диспетчерским пунктом) при наличии модема, работающего в стандартах передачи данных по сотовой сети. В устройстве применяется устаревший интерфейс RS 485 с низкой скоростью передачи данных.
Наиболее близким по технической сущности прототипом является электросчетчик МЕРКУРИЙ 230 ART2-PQRGSN (http://www.incotexcom.ru/m230artg.htm), содержащий стандартный цифровой счетчик электрической энергии с возможностью под подключения питания внешних устройств, а так же модуль считывания и передачи данных, включающий в себя: модем сотовой связи, считыватель SIM-карт, управляющий контроллер и интерфейс RS - 485, в устройстве присутствует внутреннее питание интерфейсов.
Недостатки прототипа: отсутствует возможность совершать экстренную речевую связь с центром сбора данных (диспетчерским пунктом) при наличии модема, работающего в стандартах передачи данных по сотовой сети, отсутствует возможность определения точного места обратившегося. В устройстве применяется устаревший интерфейс RS 485 с низкой скоростью передачи данных.
Задачей данного патента является создание дешевого стационарного устройства, способного обеспечить прямую связь с диспетчерским пунктом, включая случаи отсутствия напряжения, отслеживать режимы работы электросети, как в реальном времени, так и при возникновении чрезвычайной ситуации на контролируемом энергообъекте, передавать информацию диспетчеру с указанием географических координат устройства, а так же увеличение пропускной способности интерфейса передачи данных.
Технический результат - создание устройства, способного обеспечить прямую связь с диспетчерским пунктом, включая случаи отсутствия напряжения, отслеживать режимы работы электросети, как в реальном времени, так и при возникновении чрезвычайной ситуации на контролируемом энергообъекте, передавать информацию диспетчеру с указанием географических координат устройства, а так же обладающего большей пропускной способности интерфейса передачи данных.
Технический результат достигается тем, что устройство, содержащее клеммную колодку, соединяющую блок питания и блоки датчиков напряжения и тока с питающей сетью, микроконтроллер, подключенный через аналого-цифровой преобразователь к блокам датчиков напряжения и тока и соединенный с оптическим портом, резервным источником питания встроенных в микроконтроллер часов, светодиодным индикатором работы устройства, блоком питания с разъемом для подключения питания внешних устройств через предохранитель, радиоблоком, запитанным от блока питания, энергонезависимой памятью, имеющей дополнительный регистр памяти, содержащий географические координаты и оперативное наименования места установки устройства, дополнительно содержит подключенный к микроконтроллеру интерфейс IES 61850, предназначенный для подключения внешних устройств, разъем для присоединения блока кнопок вызова диспетчера или службы спасения и блок обработки звукового сигнала, запитанный от блока питания, с подключенными к нему разъемами для присоединения микрофона и динамика, а энергонезависимая память содержит второй дополнительный регистр памяти, хранящий номера телефонов диспетчера и службы спасения, при этом бесперебойную работу устройства обеспечивает резервный источник питания, подключенный к блоку питания и питающий микроконтроллер, радиоблок и блок обработки звукового сигнала.
Такая конструкция позволяет фиксировать параметры работы электросети контролируемого энгергообъекта в реальном времени и передавать речевой сигнал и полученную информацию с указанием географических координат по каналам радиосвязи диспетчеру за счет установленного радиомодуля и энергонезависимой памяти с двумя дополнительными регистрами, поддерживать работоспособность устройства при отключении питания за счет резервного источника питания, а так же позволяет снизить стоимость изделия благодаря установке вместо жидкокристаллического дисплея светодиодного индикатора работы устройства.
По сравнению с прототипом заявляемая конструкция имеет отличительную особенность в совокупности элементов и их взаимном расположении.
Схема устройства предупреждения и оповещения о чрезвычайных ситуациях на объектах энергетики показана на фиг.1. Устройство содержит блок датчиков тока 1 и напряжения 2, первичные обмотки которых подключены к питающей сети 3 через клеммную колодку 4, при этом первичная обмотка блока датчиков тока 2 подключена к питающей сети через измерительные трансформаторы тока 5, а вторичные обмотки соединены с аналого-цифровым преобразователем 6, который передает преобразованный сигнал микроконтроллеру 7, соединенному с энергонезависимой памятью 8 с дополнительными регистрами памяти 9 и 10 резервным источником питания встроенных в микроконтроллер часов 11, блоком обработки звукового сигнала 12 с подключенными разъемами для микрофона 13 и динамика 14, разъемом для подключения блока кнопок вызова 15, светодиодным индикатором работы 16, радиоблоком 17, передающим информацию по каналам радиосвязи в стандартах GSM, CDMA, IEE802.11 но не ограничивающийся ими, оптическим портом 18, служащим для считывания информации и программирования параметров пользователя и интерфейсом IES 61850 19, который служит для внешней связи с микроконтроллером 7, а так же для подключения дополнительных устройств, не оснащенных радиомодулем, внешнего дисплея или подключения исполнительных устройств. Питание микроконтроллера 7 и радиоблока 17 и блока обработки звукового сигнала обеспечивает блок питания 20 основанный на понижающем трехфазном выпрямителе и стабилизаторе выходного напряжения, а в случае отключения питания - резервный источник питания 21. К блоку питания 20 через предохранитель 22 подключен разъем для питания внешних устройств 23.
Работа устройства предупреждения и оповещения о чрезвычайных ситуациях на объектах энергетики осуществляется следующим образом:
Блок датчиков напряжения 2 преобразовывает напряжение питающей сети 3 по каждой фазе в аналоговые сигналы пригодные для измерения, поступающие в аналого-цифровой преобразователь 6. Измерительные трансформаторы тока 5 преобразовывают ток питающей сети 3 до значения, удобного для измерения. Токовые сигналы по каждой фазе в Блоке датчиков тока 1, преобразуются с помощью токовых трансформаторов 5 в сигналы напряжения, поступающие на вход аналого-цифрового преобразователя 6. Аналого-цифровой преобразователь 6 передает сигналы тока и напряжения в питающей сети в цифровом виде на соответствующие входы микроконтроллера 7, который, в свою очередь, производит расчет среднеквадратичных значений токов и напряжений, полной, активной, реактивной мощностей и энергий, ведет накопление данных, поступающих на его вход, их тарификацию в соответствии с действующим тарифной программой и текущем временем, учет которого ведется во встроенных в микроконтроллер часах. Энергетические параметры электрической сети, параметры работы микроконтроллера сохраняются в энергонезависимой памяти 8 в реальном времени, при этом дополнительный регистр памяти 9, после внесения изменений через оптический 18 порт или интерфейс IES 61850 19, содержит информацию о координатах места расположения (широта, долгота), и оперативного наименования места установки устройства (№ трансформаторной подстанции, № секции шин, оперативное название присоединения), второй дополнительный регистр памяти 10 после внесения изменений через оптический 18 порт или интерфейс IES 61850 19 содержит номера телефонов службы спасения и диспетчера. Светодиодный индикатор работы 16 устройства преобразует, сигналы микроконтроллера 7 в световые импульсы с частотой пропорциональной измеренной электроэнергии за единицу времени, показывает наличие всех трех фаз (А, В, С). Через заданные промежутки времени, по запросу диспетчера или автоматически в аварийном режиме (при питании от резервного источника питания 21) микроконтроллер оправляет информацию через радиоблок 17 о расходе электроэнергии, параметры качества, состояния электрической сети отправляет географические координаты, оперативное наименование место установки устройства в случае возникновения нештатной ситуации по беспроводному каналу через радиоблок 17. Нажатие кнопки связи (вызова диспетчера или службы спасения) на блоке кнопок вызова, подключенного через разъем 15, инициирует обращение микроконтроллера к дополнительному регистру памяти 10, содержащему соответствующие номера телефонов, и вызов через радиоблок 17 требуемого абонента. В процессе разговора блок обработки звукового сигнала 12 преобразует аналоговый сигнал, поступающий от микрофона, подключенного через разъем подключения микрофона 13 в цифровой и передает его в микроконтроллер, который отправляет его через радиоблок абоненту. Полученный радиоблоком цифровой сигнал ответа абонента обрабатывается микроконтроллером, преобразуется блоком обработки звукового сигнала в аналоговый и выводится на динамик, подключенный через разъем подключения динамика 14.
Питание микроконтроллера 7, радиоблока 17 и блока обработки звукового сигнала 12 в штатном режиме осуществляется от блока питания 20, а в аварийном режиме от резервного источника питания 21. Резервный источник питания получает зарядку от блока питания 20, при этом контроль заряда осуществляет микроконтроллер 7 через сохраненные параметры в энергонезависимой памяти 8. Для внешнего питания внешних устройств предусмотрен разъем 23, который получает питание через предохранитель 22 от блока питания 20
Преимуществом предлагаемого технического решения являются дешевизна конструкции, многофункциональность, возможность применения данного устройства в автоматизированных системах оперативного реагирования на чрезвычайные происшествия, автоматизированного контроля за состоянием электрических сетей и для автоматизированных системах контроля и учета электроэнергии (АСКУЭ). Конструкция, позволяющая вынести устройства связи (динамик, микрофон) и блок кнопок вызова непривязанных к устройству местам, позволяет быстро и дешево усовершенствовать (модифицировать) устройство для голосового общения с оператором. Применение современного универсального интерфейса IES 61850, позволяет существенно увеличить пропускную способность интерфейса передачи данных.
Предлагаемое устройство может быть реализовано на базе многофункционального прибора учета, фиксирующего число часов использования мощности имеющего радиомодем.
Устройство может найти применение в сфере повышения уровня безопасности энергообъектов при возникновении чрезвычайных ситуаций техногенного и природного характера для снижения рисков нештатных ситуаций.