СЧЕТЧИК ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ С ЗАЩИТОЙ ОТ ХИЩЕНИЙ

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для измерения активной электрической энергии в одно- и многофазных электрических цепях переменного тока промышленной частоты как автономно, так и в автоматизированных системах контроля и учета энергопотребления бытовыми потребителями.
Известно устройство для измерения электрической энергии в двухпроводных сетях с защитой от хищений, по патенту РФ №2212673, G 01 R 11/24, 2003. г., содержащее датчики тока нулевого провода и тока фазного провода, выходы которых подключены к первым входам соответственно первого и второго перемножителей. Вторые входы перемножителей соединены с выходом датчика напряжения, а выходы перемножителей соединены с соответствующими входами блока математической обработки сигналов датчиков. Устройство содержит также дополнительный датчик тока фазного провода, включенный в фазный провод до ввода питающей сети в строение, выход которого соединен с первым входом дополнительного перемножителя, а второй вход дополнительного перемножителя подключен к выходу датчика напряжения нагрузки. Выход дополнительного перемножителя соединен с соответствующим входом блока математической обработки сигналов датчиков. К выходу блока математической обработки сигналов датчиков подключены индикатор результата измерений и блок дистанционной передачи информации, который может быть выполнен в виде радиопередатчика и/или проводного интерфейса.
Работа этого устройства основана на формировании сигналов мгновенной мощности токов фазного и нулевого проводов, расположенных в счетчике у потребителя в строении и дополнительном формировании сигнала мгновенной мощности фазного тока до ввода в строение при помощи внешнего датчика тока фазного провода. Сигналы всех датчиков подвергаются математической обработке для вычисления потребленной электроэнергии и получения данных о наличии и виде хищения, а также о наличии неисправности устройства у потребителя.
Однако такая конструкция устройства не очень удобна при установке, так как требует проводного подключения внешнего датчика к основному блоку устройства, что ограничивает расстояние от места его установки до места подсоединения к основному блоку устройства, расположенному в строении у потребителя.
Наиболее близким по технической сущности заявляемому, является устройство для измерения электрической энергии с защитой от хищений по патенту РФ №2234707, G 01 R 11/24, 2004. Устройство выполнено в виде двух отдельных блоков: дистанционного датчика мощности (ДЦМ) и базового блока (ББ) со связью между ними по силовой сети.
Базовый блок (ББ) содержит датчики тока фазного провода и напряжения нагрузки, выходами соединенные со входом перемножителя, подключенного к первому входу основного блока математической обработки сигналов, ко второму входу которого подключен приемник сигнала с перемножителя (ДДМ). К выходам основного блока математической обработки сигналов подключены блок индикации результата измерений, отображающий сигнал в виде показаний счетчика на дисплее, и блок дистанционной передачи данных, который может быть выполнен в виде радиопередатчика и/или проводного интерфейса.
ДДМ содержит датчик тока фазного провода и дополнительный датчик напряжения нагрузки, выходами соединенные со входом дополнительного перемножителя, который связан с дополнительным блоком математической обработки сигналов. Выход дополнительного блока математической обработки сигналов подключен к высокочастотному передатчику по силовой сети
Выполнение устройства в виде отдельных блоков со связью между ними по силовой сети, позволяет разместить ДДМ вне зоны досягаемости потребителя, например на опоре подводящей электроэнергию сети.
Однако такая конструкция имеет ограничения величины максимального тока счетчика до 50-60 А, за счет последовательного включения в токовую сеть датчика тока в базовом блоке, что создает проблемы при ее использовании для достаточно энергоемких индивидуальных потребителей, таких как современные коттеджи, мелкие производства и т.п. Кроме того, эта конструкция не может обеспечить достаточной достоверности самих измерений, за счет расположения греющихся контактных элементов в непосредственной близости от измерительного элемента, включающего датчик тока, датчик напряжения и перемножитель, расположенного в базовом блоке.
Задачей изобретения является повышение достоверности измерений потребляемой электроэнергии и расширение диапазона значений учитываемой мощности потребителя, а также повышение надежности работы счетчика за счет упрощения его конструкции.
Поставленная задача решается тем, что в счетчике электрической энергии с защитой от хищений, состоящем из отдельных блоков, соединенных каналом связи: дистанционного датчика мощности (ДДМ) и базового блока (ББ), первый из которых включает датчик тока фазного провода, датчик напряжения и перемножитель, ко входу которого подключены выходы датчиков тока и напряжения, а также блок математической обработки сигналов и передатчик по силовой сети, при этом базовый блок (ББ) включает приемник, ко входу которого подключен основной блок математической обработки сигналов, с выходом которого соединены блок индикации результатов измерений и блок дистанционной передачи, который выполнен в виде радиопередатчика и/или проводного интерфейса, согласно изобретению, он содержит один или несколько ДДМ по количеству фаз в сети, а основной блок математической обработки выполнен с одним входом, к которому непосредственно подключен приемник сигналов с дистанционного датчика мощности.
Выполнение счетчика с расположением измерительных элементов только в ДДМ значительно повышает достоверность измерений за счет отсутствия влияния на них греющихся контактных элементов, в отличие от устройства-прототипа. Так же, предлагаемая конструкция дает возможность избежать последовательного включения датчика тока в токовую сеть в ББ, что позволяет снять ограничения величины максимального тока счетчика и учитывать значительно большие потребляемые мощности. А расположенный в ББ блок математической обработки сигналов кроме выполнения функции суммирования ведет анализ работы всех ДДМ, выполняет самодиагностику счетчика, результаты которой вместе с данными по энергопотреблению передаются в энергосбытовую организацию по радиоканалу или проводному интерфейсу.
Кроме того, эта конструкция повышает степень защищенности от хищений, т.к. все измерительные элементы расположены в ДДМ, который недоступен потребителю, и отсутствуют в ББ, находящемся в строении у потребителя.
На чертеже представлена блок схема трехфазного счетчика.
Счетчик включает один или несколько идентичных дистанционных датчиков мощности (ДДМ) 1, по количеству фазовых проводов в питающей сети, и базовый блок (ББ) 2, со связью между ними по силовой сети или по радиоканалу.
ДДМ 1 расположен в месте отвода питающей сети от ЛЭП к потребителю и содержит бесконтактный датчик тока 3 и датчик напряжения 4, выходы которых соединены со входом перемножителя 5, к выходу которого последовательно подключены
блок математической обработки сигналов 6 и высокочастотный передатчик 7 по силовой сети.
ББ 2, расположенный непосредственно в строении у потребителя, содержит приемник 8, на вход которого поступают сигналы со всех имеющихся ДДМ 1, а выход приемника 8 подключен ко входу основного блока математической обработки сигналов 9. К выходам основного блока математической обработки сигналов 9 подключены блок индикации результата измерений 10, отображающий сигнал в виде показаний счетчика на дисплее, и блок дистанционной передачи информации, который может быть выполнен в виде радиопередатчика 11 и/или проводного интерфейса 12.
Счетчик работает следующим образом.
Каждый ДДМ 1 формирует сигнал, соответствующий значению потребленной электроэнергии по каждой фазе сети, преобразуя входные сигналы тока и напряжения при помощи специализированной микросхемы со встроенным АЦП. Цифровой сигнал, пропорциональный входному значению тока, формируемый бесконтактным датчиком тока 3 и сигнал, пропорциональный входному напряжению, формируемый датчиком напряжения 4, поступают на вход перемножителя 5, формирующего в свою очередь сигнал, пропорциональный модулю мгновенной активной мощности. Этот сигнал далее обрабатывается блоком математической обработки 6. По полученному значению средней активной мощности каждый из ДДМ 1 счетчика формирует накопленные значения количества потребленной электроэнергии, и передает их при помощи высокочастотного передатчика 7 по силовой сети счетчика на приемник 8, расположенный в ББ 2, и далее сигнал поступает на вход основного блока математической обработки сигналов 9, который формирует суммарное значение потребленной электроэнергии, в том числе и по каждому из задействованных тарифов, а также служебные сигналы, характеризующие состояние ДДМ 1 и счетчика в целом. Сигнал с выхода блока 9 подается на блок индикации результата измерений 10, отображающий сигнал в виде показаний счетчика на дисплее, и блок дистанционной передачи информации, который может быть выполнен в виде радиопередатчика 11 и/или проводного интерфейса 12. Этот блок предназначен для считывания результатов измерений и самодиагностики счетчик контролирующей организацией, в том числе и централизованно на контрольных пунктах.
В случае преднамеренной или непреднамеренной порчи ДДМ 1 нарушается последовательность передачи данных по каналу связи между ДДМ 1 и ББ 2. На приемной стороне, в ББ 2, происходит анализ принимаемых данных основным блоком математической обработки сигналов 9, и в случае их искажения блок 9 формирует аварийный сигнал, поступающий в контролирующую организацию.