СЧЕТЧИК ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ

Предложенная полезная модель относится к электроизмерительной технике и может быть использована для построения счетчиков электрической энергии (ЭЭ).
Известен счетчик электрической энергии (Цифровые интегральные счетчики электроэнергии нового поколения, производство компании Analog Devices. Вадим Шатилов «Электронные компоненты №4, 2002 г., стр.77, рис.1.), который может измерить ЭЭ в однофазных цепях. Счетчик содержит датчик тока по входу, врезанный в фазный провод последовательно с нагрузкой, а по выходу соединенный с токовым входом микросхемы счетчика, выполняющей роль преобразователя электроэнергии в число импульсов, датчик напряжения, по входу соединенный с нулевым и фазным проводами, а по выходу связан со входом напряжения упомянутой микросхемы, которая имеет связь с дисплеем, источником питания и светодиодами. Кроме того микросхема имеет связь с модемами, которые имеют выходы-входы во внешнюю среду.
Однако указанный счетчик не имеет возможности отключать нагрузку, если это пожелает энергосбытовая компания, например, при неуплате энергопотребителем за потребляемую ЭЭ.
Кроме того, известен счетчик ЭЭ (счетчики электрической энергии однофазные серии NP5. Техническое руководство по эксплуатации, ADDM.41006.101. ООО "Матрица») являющийся прототипом полезной модели. Он содержит датчик тока, включенного по входу в фазный провод последовательно с нагрузкой, а по выходу соединенного двумя проводами с измерительным блоком, цифровые входы-выходы которого соединены с цифровыми входами-выходами тока микроконтроллера, датчик напряжения, входы которого соединены с фазным и нулевым проводом, а два выхода связаны со входами измерительного блока напряжения, цифровые входы-выходы которого соединены с цифровыми входами-выходами напряжения микроконтроллера, кроме того микроконтроллер связан с отключающим реле, контакты которого врезаны в фазный провод, последовательно с нагрузкой. Другие входы-выходы и выходы микроконтроллера соединены со вспомогательными узлами счетчика (блок питания, оптический порт, модемы связи, импульсный индикатор). С помощью встроенного отключающего реле в данном счетчике есть возможность при необходимости отключить нагрузку.
Однако отключающее реле счетчика не всегда используется, так как, например, количество потребителей, регулярно не оплачивающих за потребленную ЭЭ не превышает (1-5)% от их общего количества и, следовательно, наличие реле в счетчике ведет к удорожанию счетчика и, таким образом, к увеличению расходов на учет ЭЭ энергосбытовой компании.
Задачей предлагаемой полезной модели является сокращение расходов на учет ЭЭ при обеспечении возможности отключения нагрузки только для отдельных потребителей ЭЭ, которые нарушают правила покупки ЭЭ.
Поставленная задача достигается тем, что в счетчик электрической энергии, содержащий отключающее реле, контакты которого врезаны в фазный провод последовательно с нагрузкой, и базовый счетчик с датчиком тока по входу, включенный в рассечку фазного провода последовательно с нагрузкой, а по выходу соединенного двумя проводами с измерительным блоком тока, цифровые входы-выходы которого соединены с цифровыми входами-выходами тока микроконтроллера, который цифровыми входами-выходами и выходами соединен с блоком вспомогательных узлов счетчика, который связан с фазным и нулевым проводом, кроме того цифровые входы-выходы напряжения микроконтроллера соединены с цифровыми входами-выходами измерительного блока напряжения, два входа которого связаны с выходами датчика напряжения, входы которого соединены с нулевым и фазным проводами, введен дополнительный модуль, содержащий указанное отключающее реле, и второй энергетический порт, причем выход этого энергетического порта связан с входом устройства управления реле, выход которого соединен с отключающим реле, кроме того в базовый счетчик введен первый энергетический порт, вход которого соединен с выходом микроконтроллера, а выход через гальваническую развязку соединен с входом второго энергетического порта.
На чертеже представлена функциональная схема предлагаемого счетчика ЭЭ. Счетчик содержит:
1 - базовый счетчик (БС),
2 - дополнительный модуль (ДМ),
3 - датчик тока (ДТ),
4 - измерительный блок тока (ИБТ),
5 - датчик напряжения (ДН),
6 - измерительный блок напряжения (ИБН),
7 - микроконтроллер (МК),
8 - блок вспомогательных узлов счетчика (БВУС),
9 - отключающее реле (ОР),
1
10 - энергетический порт (ЭП),
2
11 - энергетический порт (ЭП),
12 - устройство управления реле (УУР).
1
2
При этом в состав базового счетчика 1 входят: датчик тока ДТ 3, датчик напряжения ДН 5, измерительный блок тока ИБТ 4, измерительный блок напряжения ИБН 6, микроконтроллер 7, блок вспомогательных узлов счетчика 8, энергетический порт ЭП 10. Дополнительный модуль ДМ 2 содержит энергетический порт ЭП 11, устройство управления реле 12 и отключающее реле 9.
1
2
1
Датчик тока 3 по входу врезан в фазный провод последовательно с нагрузкой, а по выходу связан с входом измерительного блока тока 4, выходы которого соединены с цифровыми входами-выходами тока микроконтроллера 7. Датчик напряжения 5 по входу подключен к фазному и нулевому проводам, а по выходу связан с измерительным блоком напряжения 6, цифровые входы-выходы которого соединены с цифровыми входами-выходами напряжения микроконтроллера 7. Блок вспомогательных узлов счетчика 8 связан с цифровыми входами-выходами и выходами микроконтроллера 7, а также присоединен к нулевому и фазному проводу. Энергетический порт ЭП 10 связан цифровыми входами-выходами с микроконтроллером 7. Дополнительный модуль 2 имеет энергетический порт ЭП 11, который по входу связан через гальваническую развязку с выходом ЭП 10, а по выходу соединен с устройством управления реле 12, выход которого подключен к отключающему реле 9, контакт которого врезан в фазный провод последовательно с нагрузкой.
1
2
Отдельные узлы счетчика могут быть выполнены следующим образом: датчик тока 3 - шунт либо трансформатор тока; датчик напряжения 5 - делитель напряжения на резисторах; измерительные блоки тока 4 и напряжения 6 - аналого-цифровые преобразователи; микроконтроллер, например, типа ADSP-BF531; блок вспомогательных узлов счетчика 8 содержит блок питания счетчика, модемы связи, дисплей, индикаторы, оптический порт. Энергетические порты ЭП 10 и ЭП 11 могут быть выполнены в виде 2-х трансформаторов с Ш-образным сердечником с обмоткой, намотанной на среднюю часть магнитопровода, причем между сердечниками располагается изолирующий слой корпусов базового счетчика 1 и дополнительного модуля 2. Устройство управления реле 12 содержит блок питания, к выходу которого подключено отключающее реле 9.
Работа предлагаемого счетчика по отключению нагрузки осуществляется следующим образом.
1
2
В режиме отключения нагрузки через модем связи БВУС 8 на счетчик поступает команда на отключение нагрузки. Далее она попадает на микроконтроллер 7, где обрабатывается, и МК 7 подает переменное напряжение на ЭП 10, которое передается на ЭП 11 и далее поступает на УУР 12. На выходе УУР 12 появляется напряжение питания отключающего реле 9, которое срабатывает и разрывает свой контакт, тем самым прекращает подачу тока в нагрузку через фазный провод.
1
2
Режим подключения нагрузки. Через модем связи БВУС 8 на счетчик подается команда по включению нагрузки. Она попадает на МК 7, который перестает подавать напряжение на ЭП 10. В результате на вход ЭП 11 не подается напряжение и на выходе УУР 12 напряжение становится равным нулю. Таким образом, на вход отключающего реле 9 напряжение не подается и контакты отключающего реле 9 замыкаются (контакт нормативно замкнут), обеспечивая прохождение тока через фазный провод в нагрузку.
При установке счетчиков энергосбытовая компания может вначале установить счетчики без дополнительного модуля 2. После некоторого срока эксплуатации счетчиков она выявляет потребителей, которые не оплачивают ЭЭ либо платят не регулярно. Этим потребителям компания устанавливает совместно с базовыми счетчиками 1 дополнительные модули 2 и тем самым у нее появляется возможность отключать ЭЭ недобросовестным потребителям. Так как число недобросовестных потребителей не превышает единиц процентов, то число установленных дополнительных модулей существенно меньше, чем число установленных базовых счетчиков, содержащих отключающее реле (в десятки раз). Это в целом приводит к сокращению затрат на ЭЭ энергосбытовых компаний.