КОМПЛЕКС ИЗМЕРИТЕЛЬНО-ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЙ ДЛЯ КОНТРОЛЯ И УЧЕТА ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ

Полезная модель относится к области информационно-измерительной техники, преимущественно к измерительным устройствам - комплексам программно-технических средств, предназначенных для автоматического сбора данных в виде электрических сигналов (импульсных, токовых, напряжений) с первичных измерительных преобразователей (измерительных трансформаторов, счетчиков электрической энергии, аналоговых датчиков тока и напряжения), их обработки, корректировки, накопления и выдачи информации в виде таблиц и графиков количества электроэнергии и мощности на экран персональных компьютеров (сервер, рабочую станцию) или, по требованию, с помощью модема и коммутируемых каналов связи в энергоснабжающую организацию, а также для последующего анализа информации и выдачи управляющих сигналов на технологический объект.
Предлагаемая полезная модель может быть использована в энергетике, коммунальном хозяйстве, химической, нефтяной и газодобывающей промышленности.
Известен комплекс программно-технических средств «Телескоп» [Техническое описание №АВБЛ 002.001.ТО. Система автоматизации учета потребления электроэнергии «Телескоп». - НПФ «Прорыв», 1999], предназначенный для построения распределенных систем учета и управления электроэнергией, применяемый при автоматизации технологических процессов в энергетическом, коммунальном хозяйстве, химической и нефтяной промышленности, выпускаемый научно-производственной фирмой «Прорыв» (Госреестр №14714-95).
Комплекс включает в себя измерительные трансформаторы тока и напряжения, счетчики электрической энергии ПСЧ-4, ПСЧ-4Р, ПСЧ-3,
ПСЧ-3Р, программируемые контроллеры типа ТК-84, ТК-85, автоматизированное рабочее место диспетчера, проводные линии связи, радиомодем.
В известном комплексе условия, в которых эксплуатируются технические средства учета электроэнергии и их техническое состояние далеки от норм, определяемых стандартами и нормативной документацией. Это приводит к тому, что погрешности таких средств учета выходят за нормируемые пределы и имеют в своем составе не только случайные, но и систематические составляющие, зависящие от условий эксплуатации (температуры окружающего воздуха, нелинейных искажений в электрических цепях, коэффициента мощности) контролируемого присоединения.
Отсутствие в системе технического устройства, позволяющего учитывать эти погрешности и вносить поправки (коррекции) в систему учета электроэнергии приводит к дополнительным потерям в финансово-хозяйственной деятельности энергоснабжающих организаций.
Наиболее близким к предложенному является комплекс измерительно-вычислительный (ИВК) для учета и управления энергоресурсами [Свидетельство на полезную модель №18313 РФ, МПК6: G 01 R 22/00. Комплекс измерительно-вычислительный для учета и управления энергоресурсами / B.C.Зубков и др. (РФ). Заявлено 12.10.2000; Опубл. 10.06.01.], содержащий измерительные трансформаторы тока и напряжения, электронные счетчики электрической энергии, программируемые микроконтроллеры утвержденных типов МК 989, МК1781 (Госреестр №19121-99), радиомодем типа РМ19, радиостанцию типа MOTOROLA, сервер автоматизированного рабочего места диспетчера, рабочие станции, проводные линии связи. Измерительно-вычислительный комплекс используется для учета электрической энергии промышленных предприятий, построения автоматизированных систем управления технологическими процессами.
Примененный в измерительно-вычислительном комплексе новый тип проектно-компонуемой конструкции микроконтроллера МК с электрически-перепрограммируемой памятью позволяет повысить точность учета счетно-импульсных и аналоговых сигналов.
ни
Однако в последнее время наблюдается уменьшение нагрузок в ряде узлов энергосистемы, а также снижение потребления электроэнергии промышленностью, что в свою очередь вызвало возникновение отрицательной погрешности в автоматизированных системах контроля и учета электроэнергии (АСКУЭ). Причиной тому стало возникновение отрицательной погрешности у первичных датчиков тока и напряжения, в качестве которых используются измерительные трансформаторы тока и напряжения. Наибольшее влияние на погрешности измерительных трансформаторов оказывает первичный ток для трансформаторов тока, первичное напряжение для трансформаторов напряжения, коэффициент мощности вторичной нагрузки (cosφ) у трансформаторов тока, нелинейные искажения синусоидальной формы кривых тока и напряжения (К), а также температура (t°) окружающей среды.
Отсутствие в системе технического устройства, позволяющего компенсировать вышеперечисленные погрешности, снижает точность системы коммерческого учета электроэнергии, приводит, соответственно, к недоучету потребляемой энергии.
В основу настоящей полезной модели положена задача создания такого комплекса программно-технических средств для контроля и учета электроэнергии, который был бы лишен недостатков прототипа и отличался бы более высокой точностью учета за счет коррекции погрешностей трансформаторов тока и напряжения.
Поставленная задача решается тем, что в измерительно-вычислительный
комплекс для контроля и учета электроэнергии, содержащий h мерительных трансформаторов тока и напряжения, h счетчиков электрической энергии типа ПСЧ-4, ПСЧ-4Р, ПСЧ-3, ПСЧ-3Р или другие аналогичные им счетчики,
радиомодем, радиостанцию типа MOTOROLA, сервер автоматизированного рабочего места диспетчера, рабочие станции, проводные линии связи, в отличие от прототипа введены устройство формирования поправок и датчики коэффициента нелинейных искажений, коэффициента мощности и температуры окружающего воздуха, причем датчики коэффициента нелинейных искажений, коэффициента мощности и температуры окружающего воздуха подключены ко входам устройства формирования поправок, выход которого соединен со вторым входом автоматизированного рабочего места диспетчера.
Сущность полезной модели поясняется конкретными примерами ее выполнения и прилагаемыми чертежами.
ни
На фиг.1 - изображен общий вид (архитектура) комплекса. На фиг.2 - схема коррекции погрешностей измерительных каналов. Комплекс содержит счетчики 1 электрической энергии типа ПСЧ-4, ПСЧ-4Р, ПСЧ-3, ПСЧ-3Р или другие аналогичные им счетчики, датчики факторов, влияющих на погрешности измерительных трансформаторов тока и напряжения - коэффициента нелинейных искажений К, коэффициента мощности cosφ и температуры окружающего воздуха t°, (соответственно 2, 3, 4), устройство формирования поправок 5, микроконтроллеры 6 утвержденных типов МК 989, МК1781 на базе однокристального процессора PIC16F877/201P, радиомодем 7, радиостанцию 8 типа MOTOROLA, сервер 9 автоматизированного рабочего места диспетчера, рабочие станции 10, проводные линии связи, измерительные трансформаторы тока и напряжения (на чертежах не показаны).
Комплекс работает следующим образом.
Сигналы от счетчиков электрической энергии 1 поступают на дискретный вход микроконтроллеров 6, настроенный на частотно-импульсный режим приема данных. В микроконтроллерах происходит накопление импульсов и передача их по радиоканалу (модем 7 -
радиостанцию 8 - модем 7) на сервер 9 автоматизированного рабочего места диспетчера по его запросам.
ни
ни
С датчиков коэффициента нелинейных искажений К, коэффициента мощности cosφ и температуры окружающего воздуха t° измерительных трансформаторов тока и напряжения измерительная информация поступает в устройство формирования поправок 5, которое создает массивы данных функций V1=f(К), V2=f(cosφ), V3=f(t°).
Сформированные массивы поступают по интерфейсу RS 485/232 в вычислительное устройство автоматизированного рабочего места диспетчера 9, где используются для коррекции погрешностей измерительных каналов при окончательном выводе данных учета электрической энергии (фиг.2).
В соответствии с алгоритмом работы системы, который определен программным обеспечением, через определенный временной промежуток, привязанный к астрономическому времени, происходит обработка накопленных за этот промежуток времени импульсов и отображение обработанных данных на экране автоматизированного рабочего места диспетчера (или рабочих станций 10). В виде таблиц и графиков потребленной энергии и мощности. Данные, в зависимости от вида энергии, регистрируются с определенным интервалом времени в стандартной базе данных SQL - сервера 9 и могут быть доступны с автоматизированного рабочего места диспетчера или рабочих станций 10. Данные о потребленной энергии и мощности по запросу могут по радиоканалу передаваться и в энергоснабжающую организацию для коммерческого учета потребляемой электроэнергии.
ни
Применение устройства формирования поправок 5 позволяет повысить точность системы коммерческого учета электроэнергии за счет коррекции погрешностей измерительных трансформаторов тока и напряжения, таких как нелинейные искажения синусоидальной формы кривых тока и напряжения К, коэффициента мощности вторичной нагрузки cosφ и
влияние изменения температуры окружающего воздуха t°, и как следствие, ликвидировать коммерческий недоучет потребляемой электроэнергии.
В конечном итоге это приводит к снижению дополнительных потерь в финансово-хозяйственной деятельности энергоснабжающих организаций.
Комплекс выполнен в условиях серийного производства, не требует дефицитных материалов, уникальных покупных и комплектующих изделий. Технические средства, входящие в состав комплекса, прошли испытания с целью утверждения типа, и рекомендованы органами Федерального агенства по техническому регулированию и метрологии (Госстандарта) для применения в системах коммерческого учета электроэнергии.