УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ТОКООГРАНИЧЕНИЕМ

Полезная модель относится к системе жилищно-коммунального хозяйства (ЖКХ) и может быть использована для управления ограничением тока нагрузки, поступающего в отдельную квартиру, в случае возникновения у собственника квартиры задолженности по оплате за электроэнергию или другие жилищно-коммунальные услуги (ЖКУ).
Коммунальные службы и поставщики ЖКУ предпринимают попытки разработки способов борьбы с неплательщиками, но все они являются малоэффективными и не носят комплексного характера из-за отсутствия доступа представителями контролирующих органов к коммуникациям, расположенным на территории неплательщика. Задолженность за электроэнергию всегда ниже т.к. отключить от подачи электроэнергии значительно проще, чем от других видов ЖКУ. Также, отключение электроэнергии является наиболее действенной и простой мерой воздействия на неплательщиков в силу того, что не требует физического доступа представителей энергопоставляющей организации на территорию жилплощади неплательщика. Во многих случаях распределительные колодки и электросчетчики собственников квартир располагаются не только на лестничных клетках, но и в самих квартирах. Если электрический щиток находится на лестничной площадке, имеется реальная возможность без согласия собственника квартиры осуществлять отключение от подачи электроэнергии. В случае расположения электросчетчика в квартире это сделать не удается. В таком случае отключение данного собственника квартиры от подачи электроэнергии весьма затруднительно. В обоих случаях, все процедуры отключения квартиры от подачи электроэнергии и последующее подключение квартиры после оплаты всех долгов требуют определенных сил и затрат, причем зачастую собственник квартиры отказывается оплачивать работы по подключению электроснабжения. Как показывает опыт энергосбытовых организаций, отключение от подачи электроэнергии является действенным механизмом воздействия на неплательщиков. Вместе с тем, в соответствии с действующими Правилами предоставления коммунальных услуг (Постановление правительства РФ №354 от 06.05.2011 г.) и Правилами полного и (или) частичного ограничения режима потребления электрической энергии (Постановление правительства РФ №442 от 04.05.2012 г.), допускается только частичное ограничение предоставляемой услуги после письменного оповещения собственника квартиры и по истечении установленного правилами срока при наличии у него задолженности в размере месячного показателя, а полное отключение электроэнергии может быть осуществлено только в случае, если долги за электроэнергию имеются за период двух месяцев. Для решения такой технической задачи пока нет соответствующих устройств, с помощью которых можно ограничивать подаваемый в квартиру переменный ток и осуществлять приостановление его подачи. После оплаты неплательщиком долгов за ЖКУ встает еще одна задача - увеличить подаваемую в квартиру нагрузку и при полном погашении долгов довести ее до максимальной.
Существует устройство управления отключением нагрузки, реализуемое в приставке со смарт-картой к электрическим счетчикам «Pay Guard» компании «Actaris» из Великобритании (Электронная многотарифная приставка «АСЕ 9000 Pay Guard» с функциями предоплаты. Описание. Продукция компании «Actaris», 2010 г., 10 с.), состоящая из закрепляемого на колодке электросчетчика коммутирующего устройство, Данная приставка имеет ряд существенных недостатков, а именно: она может работать только с электрическими счетчиками, имеющими импульсные эмиттеры сигнала стандарта DIN 43 864 и производимыми этой компанией. С электрическими счетчиками российского производства данная приставка работать не может, тем более она не может быть установлена на электросчетчик в случае размещения его в квартире, куда не разрешит доступ хозяин квартиры по понятым соображениям. Приставка "Pay Guard" предназначена для полного отключения или подключения электроэнергии по программе, заложенной в смарт-карте. Приставка имеет возможность после отключения снова подключить электроэнергию, но осуществлять ступенчатее понижение и обратное повышение подаваемой нагрузки не может. Чтобы управлять включением или отключением полной нагрузки нужно осуществить запись необходимой информации на смарт-карту в пункте учета платежей и технической поддержки, а это требует дополнительного времени. Данная приставка также не может работать автономно без электросчетчика и поэтому сфера ее использования очень мала.
В другом аналогичном устройстве («Устройство управления отключения нагрузки", выпускаемое ФГУП "Нижегородский завод им. М.В.Фрунзе», паспорт ИЛГШ. 468323 ПС, продукция ФГУП "Нижегородский завод им. М.В.Фрунзе", 2010 г., 9 с.), состоящем из исполнительного устройства, подключаемого к электросчетчику и управляемого от блока обработки управляющих сигналов, поступающих по проводной линии, реализуется только функция полного отключения от подачи электроэнергии. Это устройство (приставка) является одним из основных элементов системы АСКУЭ (автоматизированная система коммерческого учета энергопотребления) и служит для отключения нагрузки после поступления соответствующего сигнал от имеющегося в комплекте АСКУЭ специального электросчетчика. Данное устройство также имеет ряд существенных недостатков, а именно: оно может работать только с электрическими счетчиками, имеющими на испытательном выходе импульсные отключающие сигналы. С другими любыми электрическими счетчиками и в отсутствии АСКУЭ данное устройство работать не может. Устройство по этим причинам не может быть использовано в случае, когда электросчетчик располагается в квартире неплательщика ЖКУ. Устройство работает только на отключение при поступлении соответствующего сигнала от электросчетчика системы АСКУЭ и осуществить последующее включение нагрузки можно только вручную с помощью устройства защитного отключения (УЗО), в комплекте с которым оно работает. Устройство управления отключением нагрузки не может осуществлять ступенчатое дистанционное снижение подаваемой электрической мощности с последующим приостановлением подачи электроэнергии и обратное автоматическое подключение и ступенчатое повышение подаваемой электрической мощности, т.е. нет реальной возможности осуществлять постепенное (в течение трех месяцев) снижение электрической нагрузки перед последующим полным отключением электропитания, что предусматривают правила предоставления коммунальных услуг. Устройство также не является универсальным с точки зрения его размещения (перед или после электрического счетчика). Сфера использования такого устройства также очень ограничена и не может быть распространена на основную часть неплательщиков в связи с указанными обстоятельствами.
Наиболее близким к предлагаемому устройству управления токоограничением является устройство управления токоограничением «УУТО-1Р», описанное в (Петров В.А., Петрова Е.В. Управление ограничением и приостановлением коммунальных услуг в системе ЖКХ. - «ЖКХ-mix», №2, 2012 г., стр.20-23.), состоящее из исполнительного устройства, управляемого сигналами, поступающими по проводной и беспроводной линии, блока ступенчатого изменения порога срабатывания токового дискриминатора и таймера. С использованием этого устройства имеется возможность осуществлять ступенчатое токоограничение с помощью сигналов, поступающих по любой из сетей управления. Данное устройство имеет ряд существенных недостатков. В нем установлено три ступени токоограничения, причем каждая из них имеет строго фиксированное значение, что не позволяет осуществлять избирательный подход при выборе «траектории» введения токоограничения индивидуально для каждого потребителя в зависимости от его финансовых возможностей и существующей системы электроснабжения. Кроме того, отсутствует возможность выбора параметров временного срабатывания токового дискриминатора в зависимости от конкретной поставленной цели. Нет возможности изменять алгоритм работы всего устройства токоограничения в зависимости от конструктивного исполнения и используемой схемы электроснабжения. Все эти причины значительно снижают возможности использования устройств управления токоограничением для широкого использования на самых разнообразных объектах электроснабжения в многоквартирных домах.
Техническим результатом предлагаемой полезной модели является то, что предлагаемое устройство управления токоограничением выполнено таким образом, что оно может обеспечивать все возможные функции процедур токоограничения по любому заданному алгоритму, который может быть записан и сохранен в энергонезависимой памяти микроконтроллерного устройства, на базе которого выполнен блок ступенчатого изменения порога срабатывания токового дискриминатора и таймер. Все это позволяет использовать самые разнообразные алгоритмы для реализации необходимых «траекторий» токоограничения.
Предлагаемое устройство управления токоограничением дает возможность осуществлять изменение алгоритмов работы и при необходимости осуществлять их оперативное изменение.
Технический результат предлагаемой полезной модели достигается тем, что в известном устройстве управления токоограничением, состоящем из исполнительного устройства, управляемого сигналами, поступающими по проводной или беспроводной линии, блока ступенчатого изменения порога срабатывания токового дискриминатора и таймера, блок ступенчатого изменения порога срабатывания дискриминатора и таймер выполнены на базе микроконтроллера с наличием в нем энергонезависимой памяти.
В результате данного технического решения удается оперативно изменять алгоритм работы устройства при изменение «траектории» токоограничения. Запись алгоритма осуществляется в энергонезависимую память микроконтроллерного устройства, на базе которого выполнены блок ступенчатого изменения порога срабатывания дискриминатора и таймер. Изменение выбранных режимов работу может осуществлено ступенями от максимальной нагрузки (100%) через любые промежуточные значения до 0%, т.е полного отключения от электроснабжения. В новом алгоритме могут быть заложены параметры ступенчатого изменения порога срабатывания дискриминатора и таймера, обеспечивающими управление режимами срабатывания защиты без внешнего участия (автоматически).
Предлагаемое устройство управления токоограничением также может размещаться в любом месте по отношению к электрическому счетчику (после счетчика или перед ним).
Блок-схема предлагаемого устройства управления токоограничением для различных вариантов подключения по отношению к имеющемуся электрическому счетчику (после него или перед ним) приведена на фиг.(поз.а) и б).
На фиг.поз.а) предлагаемое устройство токоограничения 9 располагается между электросчетчиком 3 и квартирой потребителя 1. Напряжение питания к электросчетчику 3 подходит по кабелю 8. Устройство управления токоограничением 9 состоит из исполнительного устройства 2, блока ступенчатого изменения порога срабатывания токового дискриминатора 4, таймера 5 и блока приема и обработки сигналов 7, поступающих по проводной или беспроводной сети, в т.ч. от устройства типа «touch memory». Стрелкой условно показано направление поступающих сигналов в этот блок. Блок ступенчатого изменения срабатывания токового дискриминатора 4 и таймер 5 выполнены на базе микроконтроллера 6 с энергонезависимой памятью.
На фиг. поз.б) показано расположение устройства управления токоограничением 9 по отношению к электросчетчику во втором варианте, т.е. перед электросчетчиком 3, после которого напряжение поступает в квартиру потребителя. На фиг. поз.б) используются те же самые обозначения, что и на фиг. поз.а). Во втором варианте напряжения электропитания по электрической проводке 8 сначала поступает в устройство управления токоограничением 9 (точнее в блок исполнительного устройства 2), а потом в квартиру 1. Во втором варианте блок ступенчатого изменения порога срабатывания токового дискриминатора 4 и таймер 5 выполнены также на базе микроконтроллера 6 с наличием у него энергонезависимой памяти.
Использование предлагаемого устройства управления токоограничением нагрузки осуществляется следующим образом. После того, как определены квартиры, собственники которых имеют задолженность за электроэнергию (и за другие виды ЖКУ по согласованию о всеми поставщиками ЖКУ), после электрического счетчика данного собственника квартиры (фиг. поз.а)) или перед ним (фиг. поз.б)) устанавливается устройство управления токоограничением 9, причем оно крепится на Din-рейке в общем этажном электрощитке или в отдельном блоке в соответствии с техническими условиями энергоснабжающей организации. В таком состоянии вручную с помощью устройства тип "ibutton" или дистанционно (по проводной или беспроводной линии) устанавливается режим 100% подаваемой нагрузки. В устройстве управления токоограничением с помощью записи алгоритма работы микроконтроллера устанавливаются режимы срабатывания токового дискриминатора, которые обеспечивают нужные режимы функционирования устройства и его поведение в случае несанкционированного нагружения электрической цепи сверх заданных ограничений по току. Собственнику квартиры управляющая компания (УК) направляет заказным письмом уведомление с предупреждением о последующих ограничениях подачи электроэнергии и необходимостью явиться для составления графика погашения задолженностей. По истечении 10 дней, и в случае неявки собственника квартиры в УК, уполномоченное лицо (сотрудник УК) с помощью устройства типа «ibutton» или пульта дистанционного управления осуществляет переход в режим снижения подаваемого тока нагрузки (например, до 30%). Переход в этот режим сопровождается световой и звуковой индикацией. Все выполняемые операции оформляются актом, а собственнику квартиры посылается заказное уведомление о проделанной процедуре. По истечении еще 10 дней с момента перехода на ступень 30% и, в случае неявки абонента, представитель УК с использованием устройства типа «ibutton» или пульта дистанционного управления осуществляет полное отключение подачи электроэнергии, что отображается на индикаторе. Данная операция также фиксируется. Основанием для выполнения таких процедур являются Постановления правительства РФ №354 от 06.05.2011 г. и №442 от 04.05.2012 г.
Если собственник квартиры осуществляет выполнение графика погашения долгов или вносит полностью всю сумму долга, то представитель УК вправе осуществить подключение подаваемой электроэнергии.
Изменение режимов работы устройства управления токоограничением осуществляется изменением алгоритма работы микроконтроллера, который имеет энергонезависимую память для хранения этого алгоритма. Все операции по записи нового алгоритма вместо старого осуществляются подключением к устройству блока программирования (на фиг. поз.а) и б) не показаны). Все операции установки заданных алгоритмом ступеней ограничения подаваемой нагрузки (токоограничение) выполняются вручную с помощью устройства тип "ibutton" или с использованием кнопок пульта дистанционного управления (на фиг. поз.а) и поз.б) не показаны).
В устройстве управления токоограничением с помощью введение нового алгоритма можно установить временные пороги срабатывания защиты от токовой перегрузки (уставки) для отключения подачи электроэнергии, если неплательщик будет перегружать свою электрическую цепь нагрузкой свыше той, которая задана вручную с использованием устройства типа «ibutton» или дистанционно устройству управления токоограничением. В этом случае после прекращения подачи электроэнергии собственнику квартиры (в соответствии с выданной инструкцией и предупреждением) индикатор сообщает о таком состоянии системы, и потребителю дается некоторое время (может быть задано в алгоритме) для отключения устройств, которые вызвали перегрузку. После их отключения осуществляется автоматический возврат в предыдущую ступень ограничения. Таким образом, неплательщик не имеет возможности пользоваться большей электрической мощностью, чем той, которая задана вручную с использованием устройства типа «ibutton» или дистанционно устройством удаленного управления токоограничением.
Предлагаемое устройство управления ограничением нагрузки было выполнено применительно к различным потребителям электроэнергии, у которых электросчетчики располагались внутри квартиры или были размещены на лестничной клетке. В устройстве управления токоограничением использовались стандартные радиоэлектронные элементы (реле для токов срабатывания 40А, светодиоды, кнопки управления и др.). В качестве микроконтроллера использовали микроконтроллерное устройство ATMega48 с объемом энергонезависимой памяти 16 кбайт. Для работы электронных схем применялся низковольтный блок питания с малой энергий потребления, выполненный по емкостной схеме, устанавливаемый внутри устройства и питающийся от напряжения 220 В (380 В для трехфазной электросети), поступающего в само устройство.
В результате проверки работоспособности устройства управления токоограничением была подтверждена эффективность его использования для реализации способа воздействия на неплательщиков за ЖКУ путем постепенного ограничения и последующего отключения собственника квартиры от подаваемого в его квартиру электропитания (тока нагрузки). Такие операции можно было осуществлять в отсутствии системы АСКУЭ и специального электросчетчика входящего в комплект системы АСКУЭ, в том числе и при размещении электросчетчика в квартире и даже при его отсутствии. Использование микроконтроллерного устройства в составе конструкции устройства управления токоограничением, на базе которого были выполнены блок ступенчатого изменения порога срабатывания токового дискриминатора и таймер, позволили расширить спектр функциональных возможностей устройства, упростить его схемотехническое решение и уменьшить количество используемых радиоэлектронных элементов, что способствует повышению надежности конечного изделия.
Данное устройство управления токоограничением может быть использовано в системе ЖКХ Российской Федерации и других государств СНГ в качестве технического средства для реализации способа воздействия на неплательщиков за ЖКУ (электроэнергию и другие виды ЖКУ), позволяющего осуществить возврат долгов за услуги ЖКХ. А это, в свою очередь, позволит вернуть в бюджет огромные финансовые средства и направить их на модернизацию существующей системы ЖКХ.