СПОСОБ ДИСТАНЦИОННОГО ВЫЯВЛЕНИЯ НЕСАНКЦИОНИРОВАННОГО И НЕКОНТРОЛИРУЕМОГО ПОТРЕБЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ
REMOTE DETECTION OF UNAUTHORISED AND UNCONTROLLED CONSUMPTION OF ELECTRIC POWER

Предлагаемое изобретение относится к области электротехники, а именно к измерительной технике приборостроения, в частности к средствам определения несанкционированного и неконтролируемого потребления электроэнергии, и может быть использовано для дистанционного выявления несанкционированного и неконтролируемого потребления электроэнергии от электрических сетей преимущественно абонентами в домах индивидуальной застройки (в сельской местности, в поселках городского типа, в садоводческих товариществах и т.д.) в цепях переменного тока с целью снижения коммерческих потерь посредством выявления хищений электроэнергии.
Коммерческие потери электроэнергии, возникающие при электроснабжении абонентов - потребителей электроэнергии в домах индивидуальной застройки (в сельской местности, в поселках городского типа, в садоводческих товариществах и т.д.), могут достигать до 40% от полного отпуска электроэнергии по некоторым энергосбытовым предприятиям и в большей части обусловлены различного рода хищениями электроэнергии. Основными видами коммерческих потерь электроэнергии при этом являются:
1) непосредственные или косвенные воздействия на электросчетчики с целью искажения правильности процесса измерения или результатов учета;
2) организация дополнительного неучтенного ввода электроэнергии;
3) умышленное занижение показаний электросчетчиков и др.
В настоящее время существует проблема дистанционного выявления несанкционированного и неконтролируемого потребления электроэнергии жилых зданий особенно в недоступных для традиционных способов аналогичного контроля участках, например, дачи, коттеджи, бани, сауны, гаражи, теплицы и другие здания и сооружения, находящиеся на охраняемой или недоступной территории вследствие, например, отсутствия владельца или наличия ограждения. Современные технологии позволяют поддерживать комфортный температурный режим в таких объектах дистанционно, при отсутствии человека и в течение длительного времени, например, между двумя приездами владельца на дачу в выходные дни, посредством управления температурным режимом в соответствующем объекте с помощью, например, мобильного телефона дистанционно, например, из квартиры в Москве на даче в Московской области за десятки километров от Москвы.
Цель поддержания комфортного температурного режима в таких объектах в отсутствие владельца заключается в необходимости, как минимум, достижения такого комфортного температурного режима к приезду владельца и, как максимум, для того, чтобы избежать разрушения здания, например  его отопительной системы, вследствие резких перепадов температур: +25 при проживании владельца в доме и резко отрицательной при больших морозов во время отсутствия владельца в доме.
Естественно, поддержание комфортного температурного режима в замкнутом объекте, например, в коттедже, в течение длительного времени в холодный период времени года требует большого расхода электроэнергии и соответственно больших затрат по оплате используемой для этих целей электроэнергии. Отсюда может возникнуть соблазн организовать одним из известных способов несанкционированный и неконтролируемый отбор электроэнергии.
И здесь возникает трудность выявления несанкционированного и неконтролируемого потребления электроэнергии, связанная с отсутствием владельца, наличием ограждения, препятствующего проверке контролируемого объекта, с охраной или недоступностью территории. Трудность выявления несанкционированного и неконтролируемого потребления электроэнергии заключается также в том, что хищением электроэнергии занимается, как правило, незначительная часть членов коттеджного поселка или садоводческого товарищества, и проверять всех «поголовно», отнимая у них время отдыха и выказывая тем самым подозрение в их нечестности, особенно если этих людей знаешь или это известные и состоятельные люди, не всегда целесообразно и не всегда безопасно.
В этом случае, рано или поздно будет выявлено в контрольной организации несоответствие между фактическим расходом электроэнергии, например в коттеджном поселке или в садоводческом товариществе, и реальной оплатой владельцев за потребленную ими электроэнергию по показаниям электрических счетчиков. Поэтому крайне актуальным становится разработка дешевого и простого способа дистанционного выявления несанкционированного и неконтролируемого потребления электроэнергии, реализуемого из зоны, которая вне ограждения, препятствующего проверке контролируемого объекта, не охраняется и доступна любому проверяющему, причем как в отсутствие владельца, так и при его наличии без необходимости ставить владельца контролируемого объекта в известность о проводимой проверке несанкционированного и неконтролируемого потребления электроэнергии. Последнее часто бывает важным для того, чтобы недобросовестный потребитель не смог заранее отключить потребление электроэнергии.
В известных способах дистанционного выявления несанкционированного и неконтролируемого потребления электроэнергии используется возможность контроля поступления электроэнергии от распределительной сети электроснабжения к подводящим проводам линии электроснабжения потребителя вне стороны потребителя с помощью контрольно-измерительных устройств. Однако проверка всех коттеджей (дач и других объектов) затруднена тем, что каждый раз необходимо делать контроль на высоте с использованием для этого специальных приспособлений и специально обученных людей, что, кроме этого, дезавуирует проверку и отнимает много времени.
Известен способ выявления несанкционированного и неконтролируемого потребления электроэнергии, заключающийся в формировании сигналов мгновенной мощности токов нулевого провода и фазного провода, измеренного до ввода в строение и в точке подключения к распределительной сети электроснабжения, сравнении величин полученных сигналов, выборе наибольшей из них, вычислении на ее основе потребленной электроэнергии, сравнении результатов вычислений, суждении на основе сравнения результатов вычислений о факте хищения и о количестве потребленной энергии и суждении о виде хищения по соотношению величин всех полученных значений мгновенных мощностей [1].
Недостатком известного технического решения является то, что учет электроэнергии фактически дублируется (датчик мгновенной мощности, расположенный в точке подключения к распределительной сети электроснабжения и электросчетчик, расположенный внутри строения), а для учета выбирается максимальное из этих двух показаний. Это приводит к усложнению устройства для измерения электрической энергии, увеличению его стоимости, при этом каждый из двух датчиков требует отдельной поверки и сертификации. Кроме того, расхождение показаний датчиков может быть обусловлено не только причинами хищения электроэнергии (например, погрешностью измерений, температурными погрешностями и т.д.).
Наиболее близким техническим решением (прототипом) является способ дистанционного выявления несанкционированного и неконтролируемого потребления электроэнергии, заключающийся в подключении потребителей электроэнергии к подводящей электросети через контрольно-измерительные устройства, расположенные в точках непосредственного присоединения к распределительной сети, состоящие из счетчика электроэнергии, блока управления, разделительного высокочастотного фильтра, первого электросетевого модема, подключенного непосредственно к распределительной сети, второго электросетевого модема, подключенного к линии электроснабжения потребителя, передаче информации о потреблении электроэнергии от счетчика электроэнергии через второй электросетевой модем по подводящим проводам линии электроснабжения потребителя, приеме информации через третий электросетевой модем, подключенный к электрической сети на стороне потребителя к розетке внутриквартирной электрической сети, выводе ее на экран блока индикации в виде бытового телевизионного приемника или персонального компьютера или переносного устройства с жидкокристаллическим экраном, получающий информацию о потреблении электроэнергии через третий электросетевой модем, дистанционном сборе информацию о потреблении электроэнергии через первый электросетевой модем для ее обработки и учета в энергоснабжающей организации количества фактически потребленной энергии соответствующим потребителем и суждении на основе сравнения результатов оплаты потребленной энергии с ее фактическим потреблением за соответствующий период времени о неполной оплате потребленной энергии или о факте ее хищения [2].
Недостатком известного технического решения является его сложность и дороговизна вследствие необходимости использования дополнительных дорогих контрольно-измерительных устройств (блока управления, разделительного высокочастотного фильтра, трех электросетевых модемов) и линий, обеспечивающих их электрическое соединение между собой, а также с блоком индикации. Само постоянно работающее контрольно-измерительное устройство постоянно потребляет электрическую энергию, к которым добавляются еще тепловые потери на этих контрольно-измерительных устройствах. Установка дорогих контрольно-измерительных устройств непосредственно на распределительной сети перед подводящей к потребителю электроэнергии линии электроснабжения для каждого контролируемого объекта на открытой атмосферным воздействиям, неохраняемой территории требует защиты самих контрольно-измерительных устройств как от неблагоприятного атмосферного воздействия, так и от их возможного хищения. Кроме этого, сам процесс установки контрольно-измерительных устройств требует значительных временных и финансовых затрат, а если эти затраты и электрические потери на установку и работу контрольно-измерительных устройств умножить на количество потребителей электроэнергии, то эти затраты и потери могут быть сравнимы с потерями от хищений электроэнергии, так как, как правило, потребители, производящие несанкционированный отбор электроэнергии, составляют незначительную долю среди всех потребителей электроэнергии.
Новым достигаемым техническим результатом предлагаемого изобретения является упрощение технологии дистанционного выявления несанкционированного и неконтролируемого потребления электроэнергии при снижении тепловых потерь, необходимых для выявления несанкционированного и неконтролируемого потребления электроэнергии, и при его удешевлении.
Новый технический результат достигается тем, что в способе дистанционного выявления несанкционированного и неконтролируемого потребления электроэнергии, заключающемся в дистанционном сборе информации о потреблении электроэнергии в замкнутом объекте на стороне потребителя, выводе информации на экран переносного блока индикации, подключении контрольно-измерительного устройства к подводящим проводам линии электроснабжения потребителя вне стороны потребителя, приеме информации о потреблении электроэнергии на стороне потребителя от контрольно-измерительного устройства и суждении о факте несанкционированного и неконтролируемого потребления электроэнергии, в отличие от прототипа в качестве переносного блока индикации используют тепловизор, а контрольно-измерительного устройства - прибор для измерения мощности в цепях переменного тока без разрыва электрической цепи, дистанционный сбор информации о потреблении электроэнергии в замкнутом объекте на стороне потребителя осуществляют посредством получения картины теплового поля тепловизором непосредственно у соответствующих наружных поверхностей замкнутого объекта на стороне потребителя, перед подключением контрольно-измерительного устройства к подводящим проводам линии электроснабжения потребителя вне стороны потребителя сравнивают полученные картины теплового поля у соответствующих наружных поверхностей замкнутого объекта, судят о факте несанкционированного и неконтролируемого потребления электроэнергии на основании информации о наличии потребления электроэнергии на стороне потребителя от прибора для измерения мощности в цепях переменного тока без разрыва электрической цепи и соответствующих картин теплового поля.
Прибор для измерения мощности в цепях переменного тока без разрыва электрической цепи могут выполнять с возможностью отключения им электропитания подводящих проводов линии электроснабжения потребителя в случае выявления факта несанкционированного и неконтролируемого потребления электроэнергии.
Получение картины теплового поля тепловизором могут осуществлять у стыков соответствующих наружных поверхностей замкнутого объекта и сравнивают картины теплового поля соответствующих наружных поверхностей замкнутого объекта с картинами теплового поля у стыков соответствующих наружных поверхностей замкнутого объекта.
В случае выполнения наружных поверхностей замкнутого объекта с теплоизоляционным покрытием посредством закрепления по меньшей мере на внешней стороне наружных поверхностей замкнутого объекта теплоизоляционного материала получение картины теплового поля могут осуществлять у стыков соответствующих покрытий из теплоизоляционного материала на внешней стороне наружных поверхностей и сравнивают полученные картины теплового поля у стыков соответствующих покрытий из теплоизоляционного материала на внешней стороне наружных поверхностей с картинами теплового поля соответствующих покрытий из теплоизоляционного материала на внешней стороне наружных поверхностей.
Получение картины теплового поля тепловизором непосредственно у соответствующих наружных поверхностей замкнутого объекта могут осуществлять в темное время суток.
На основании соответствующих картин теплового поля дополнительно могут судить о качестве теплоизолирующих параметров материалов соответствующих наружных поверхностей замкнутого объекта.
Способ дистанционного выявления несанкционированного и неконтролируемого потребления электроэнергии реализуется следующим образом.
Устанавливают по крайней мере один тепловизор 1 с возможностью контроля температуры соответствующих наружных поверхностей 2 замкнутого объекта 3 вне стороны 4 потребителя (фиг.1).
Тепловизор - 1) прибор, способный видеть инфракрасное или тепловое излучение и 2) устройство для наблюдения за распределением температуры исследуемой поверхности. В основу принципа действия тепловизоров положено двухмерное преобразование теплового излучения от объектов и местности, или фона, в видимое изображение, что является одной из высших форм преобразования и хранения информации. Тепловизоры могут конвертировать тепловое излучение в электрические сигналы и таким образом преобразовывать их в видимое изображение, что позволяет визуализировать источники теплопотерь в строительстве. Наличие в поле зрения регистрируемого теплового контраста позволяет визуализировать на мониторе полутоновые черно-белые или адекватные им «псевдоцветные» тепловизионные изображения. Объекты, излучающие тепло, имеют на дисплее приборов желто-оранжево-красные цвета, все холодные объекты почти неразличимы.
Распределение температуры отображается на дисплее (или в памяти) тепловизора как цветовое поле, где определенной температуре соответствует определенный цвет. Как правило, на дисплее отображается диапазон температуры, видимой в объектив поверхности. Типовое разрешение современных тепловизоров - 0,1°С. Информация может записываться в память тепловизора и считываться через интерфейс подключения к персональному компьютеру (ноутбуку) с использованием программного обеспечения, позволяющего принимать данные с тепловизора в режиме реального времени.
Тепловизионный контроль (тепловизионная диагностика) - это обследование объектов в инфракрасной области спектра с длиной волны 8-14 мкм, построение температурной карты поверхности, наблюдение динамики тепловых процессов и расчет тепловых потоков.
Тепловизионное обследование - одно из направлений неразрушающего контроля за состоянием различных конструкций и электрооборудования.
Различают наблюдательные (делают изображение в инфракрасных лучах видимым в той или иной цветовой шкале) и измерительные (дополнительно присваивают значению цифрового сигнала каждого пиксела соответствующую ему температуру, в результате чего получается картина распределения температур (фиг.2)) тепловизоры.
В качестве тепловизора может быть использован, например, тепловизор testo 875-20 с диапазоном измерения -20÷+280°С, а также термофотоаппарат, визуализатор, термоинтроскоп и другие устройства.
Замкнутый объект 3 может быть выполнен в виде жилого здания, например, дачи, коттеджа, бани, сауны, гаража, теплицы и других зданий и сооружений, наружные поверхности 2 которых представляют собой их стены и крыши.
Осуществляют дистанционный сбор информации о потреблении электроэнергии в замкнутом объекте 3 на стороне потребителя 5 посредством тепловизора 1 непосредственно у соответствующих наружных поверхностей 2 замкнутого объекта 3 на стороне 5 потребителя.
После чего выводят информацию на экран тепловизора 1 в виде картины теплового поля непосредственно у соответствующих наружных поверхностей 2 замкнутого объекта 3 на стороне потребителя 5. Тепловизионный снимок кирпичного фасада наружных поверхностей 2 замкнутого объекта 3 представлен на фиг.2.
Затем сравнивают полученные картины теплового поля у соответствующих наружных поверхностей 2 замкнутого объекта 3. При превышении температуры внутри замкнутого объекта 3 над температурой окружающей среды картина теплового поля на экране тепловизора 1 покажет это.
Такое превышение температуры внутри замкнутого объекта 3 над температурой окружающей среды может быть достигнуто, например, использованием камина, калорифера, печи, газовой плиты и т.п., причем как с помощью электроэнергии, так и с помощью дров, угля и т.д.
Чтобы удостовериться в том, что превышение температуры внутри замкнутого объекта 3 над температурой окружающей среды достигается именно посредством электроэнергии, подключают прибор для измерения мощности 6 в цепях переменного тока без разрыва электрической цепи к подводящим проводам 7 линии электроснабжения потребителя вне стороны 4 потребителя и принимают информацию о потреблении электроэнергии на стороне потребителя 5 от прибора для измерения мощности 6 в цепях переменного тока без разрыва электрической цепи.
В качестве прибора для измерения мощности 6 в цепях переменного тока без разрыва электрической цепи используют, например, электроизмерительные клещи-автоэлектротестеры АРРА А6, АРРА A6D, АРРА А7А, АРРА А9 компании АРРА Technology Corp. По своей функциональной сути - это «умные» электроизмерительные клещи, с автоматическим выбором не только пределов, а, что важно подчеркнуть, - и режимов измерения.
Затем судят о факте несанкционированного и неконтролируемого потребления электроэнергии на основании информации о наличии потребления электроэнергии на стороне потребителя от прибора для измерения мощности 6 в цепях переменного тока без разрыва электрической цепи и соответствующих картин теплового поля.
В случае выявления факта несанкционированного и неконтролируемого потребления электроэнергии прибором для измерения мощности 6 в цепях переменного тока без разрыва электрической цепи, выполненным с возможностью отключения им электропитания подводящих проводов 7 линии электроснабжения потребителя, сразу же могут производить отключение электроснабжения потребителя. Например, в составе прибора для измерения мощности 6 в цепях переменного тока без разрыва электрической цепи имеется выключатель электропитания подводящих проводов 7 линии электроснабжения, с помощью которого при необходимости дистанционно или вручную (переводом в соответствующее положение выключателя) отключают потребителя от распределительной сети электроснабжения 8.
Получение картины теплового поля тепловизором 1 осуществляют преимущественно у стыков 9 соответствующих наружных поверхностей 2 замкнутого объекта 3 и сравнивают картины теплового поля соответствующих наружных поверхностей 2 замкнутого объекта 3 с картинами теплового поля у стыков соответствующих наружных поверхностей 2 замкнутого объекта 3.
В случае выполнения наружных поверхностей 2 замкнутого объекта 3 с теплоизоляционным покрытием 10 посредством закрепления по меньшей мере на внешней стороне наружных поверхностей 2 замкнутого объекта 3 теплоизоляционного материала получение картины теплового поля осуществляют преимущественно у стыков 10 соответствующих покрытий 10 из теплоизоляционного материала на внешней стороне наружных поверхностей 2 и сравнивают полученные картины теплового поля у стыков 11 соответствующих покрытий 10 из теплоизоляционного материала на внешней стороне наружных поверхностей 2 с картинами теплового поля соответствующих покрытий 10 из теплоизоляционного материала на внешней стороне наружных поверхностей 2 (фиг.3).
В качестве наружной теплоизоляции 6 на внешней стороне ограждающих конструкций 2 могут быть использованы, например, навесная фасадная система с воздушным зазором, фасадная система с наружным штукатурным слоем, теплоизолирующий материал стеновой блок «теплостен» и др.
С возрастанием объемов строительства в России объектов промышленного и гражданского назначения, в связи с тем, что большая часть возводимых объектов приходится на зоны с холодными климатическими условиями большую часть года и, как следствие, в связи с необходимостью и возможностью существенной экономии пользователями этих объектов тепла с точки зрения оплаты за потребляемую энергию, необходимую для поддержания комфортного теплового режима в этих объектах, остро встала проблема быстрого, бесконтактного, высокоэффективного, дешевого, не требующего специальной профессиональной подготовки способа определения качества теплоизоляции зданий и сооружений при их строительстве, приемке, ремонте, реконструкции и идентификации мест тепловых потерь в них.
В своевременном обнаружении тепловых потерь в принимаемых в эксплуатацию зданиях и сооружениях заинтересован прежде всего заказчик и лицо, эксплуатирующее их. Последние, как правило, не имеют специальной профессиональной подготовки для выявления существующих тепловых потерь в зданиях и сооружениях, тем более идентификации мест тепловых потерь в них, особенно в летний период времени. Например, если заказчик и лицо, принимающее и эксплуатирующее здание или сооружение, - обычный человек, решивший иметь дачу, коттедж, баню или сауну в сельской местности.
Поэтому на основании соответствующих картин теплового поля дополнительно судят о качестве теплоизолирующих параметров соответствующих наружных поверхностей 2 замкнутого объекта 3.
В случае если в результате суждения о качестве теплоизолирующих параметров соответствующих наружных поверхностей 2 замкнутого объекта 3 будет выявлено наличие тепловых потерь и идентифицированы места, в которых данные тепловые потери происходят, могут быть приняты меры, снижающие тепловые потери в идентифицированных местах, и, как следствие, оптимизирована в сторону уменьшения оплата за потребляемую энергию, необходимую для поддержания комфортного теплового режима в этом объекте 3.
Воздух внутри замкнутого объекта 3 для реализации предложенного способа должен быть прогрет до минимальной температуры, обеспечивающей возможность получения тепловизором 1 картины теплового поля непосредственно у соответствующих наружных поверхностей 2 замкнутого объекта 3. Эта минимально необходимая для реализации предлагаемого способа температура нагрева воздуха внутри замкнутого объекта 3 зависит от чувствительности используемого тепловизора 1 и уровня освещенности при регистрации температуры воздуха посредством получения картины теплового поля. Поэтому получение картины теплового поля тепловизором 1 непосредственно у соответствующих наружных поверхностей 2 замкнутого объекта 3 для повышения качества получаемых картин теплового поля тепловизором 1 осуществляют преимущественно в темное время суток.
На основании вышеизложенного новый достигаемый технический результат предлагаемого изобретения обеспечивается следующими техническими преимуществами.
1. Упрощение технологии дистанционного выявления несанкционированного и неконтролируемого потребления электроэнергии за счет исключения необходимости использования дополнительных контрольно-измерительных устройств (блока управления, разделительного высокочастотного фильтра, трех электросетевых модемов) и линий, обеспечивающих их электрическое соединение между собой, а также с блоком индикации.
2. Снижение тепловых потерь на контрольно-измерительных устройствах, так как отсутствует необходимость их постоянной работы, предполагающей постоянное потребление электрической энергии, как в прототипе.
3. Удешевление способа дистанционного выявления несанкционированного и неконтролируемого потребления электроэнергии замкнутого объекта не менее чем в 2 раза за счет исключения дорогостоящих контрольно-измерительных устройств непосредственно на распределительной сети перед подводящей к потребителю электроэнергии линии электроснабжения для каждого контролируемого объекта на открытой атмосферным воздействиям, неохраняемой территории, что требует дополнительных затрат на защиту самих контрольно-измерительных устройств как от неблагоприятного атмосферного воздействия, так и от их возможного хищения. Кроме этого, сам процесс установки контрольно-измерительных устройств требует значительных временных и финансовых затрат, а если эти затраты и электрические потери на установку и работу контрольно-измерительных устройств умножить на количество потребителей электроэнергии, то эти затраты и потери могут быть сравнимы с потерями от хищений электроэнергии, так как, как правило, потребители, производящие несанкционированный отбор электроэнергии, составляют незначительную долю среди всех потребителей электроэнергии.
4. Обеспечение дополнительной (одновременно с выявлением несанкционированного и неконтролируемого потребления электроэнергии замкнутого объекта) возможности идентификации мест тепловых потерь в наружных поверхностей замкнутого объекта (коттеджа, дачи и т.д.) за счет использования картин теплового поля, формируемых тепловизором.
В настоящее время в ООО «СОЛАРФОН» в СНТ «Поречье» проведены испытания и выпущена на их основе технологическая документация на предлагаемый способ определения теплофизических параметров материалов наружных ограждающих конструкций замкнутого объекта.
Используемые источники
1. Патент Российской Федерации №2212673, МПК-7 G01R 11/24.
2. Патент Российской Федерации №2330294, МПК-7 G01R 11/00.