Устройство для контроля и учета потребления электроэнергии

СОЮЗ СОВЕТСНИХ ОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ СПУБЛИН 19) П 1) 121(59 6 01 В 11 5 ДОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Научно-исследовательский и опытно-конструкторский институт автоматизации черной металлургии (53) 681.178(088.8)(56) 1. Авторское свидетельство СС У 659955, кл. 6 01 й 11/56, 1976.2, Авторское свидетельство СССР Р 739417, кл, 6 01 В.11/56, 1976 (прототип).;,(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯИ УЧЕТА ПОТРЕБЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ, содержащее датчик импульсов, выходы которых через соответствующие после довательно соединенные первый регис сдвига и шифратор подключены к входам блока согласования, выход которого соединен с первым входом блока селекции, выходы которого подключе- ны к входам управляемого генератора и к первому входу блока задания адреса, второй вход которого подключен к первому -выходу коммутатора, второй выход которого соединен с соответствующим входом блока соглас вания, вход .коммутатора подключен к выходу управляемого генератора, пер вый вход первого распределителя им пульсов соединен с выходом преобраз вателя импульсов, выходы распредели теля импульсов подключены к группе входов первого счетчика, первый вто рой и третий выходы которого соедР иены соответственно с входом блок индикации, с входом регистратора входом первого блока памяти, датч временных импульсов подключен к вхо ду хронизатора, первый выход котоого соединен с входом первого счет чи за ения и блок отл ичаю елью расширеройства, ввторой и второй, треамяти, второй чики с ато о-.В иаи сик ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ, СССПО ЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИ ка, первый блок сравндания коэффициентов, щ е е с я тем, что, с ц ния информативности уст него введены элементы И третий регистры сдвига, Не- тий и четвертый блокип третий и четверть)й счет , умм ры, второй, третий, четвертый и пятый блоки сравнения, блок деления и блок ввода информации, второй выход хронизатора через второй счетчик С подключен к первым входам первого и второго элементов И и к первому входу второго распределителя, второй вход которого соединен с четвертым выходом первого счетчика, выход вто- З рого распределителя подключен к первому входу второго блока памяти, вто. рой вход которого соединен с третьим выходом хронизатора, выходы второго тр блока памяти подключены к вторьаа вх дам элементов И, выходы которых сое чинены с входами первого сумматора, первый выход которого подключен ввМ к первому входу первого блока сравнения, выход второго регистра сдви- СвР га соединен с первым входом треть- Ввавй его блока памяти, выход которого подключен к первому входу второго блока сравнения, второй вход кото- Фаей .рого и первый вход второго регистра ф сдвига объединены и подключенык пя тому выходу первого счетчика, выход., ОО ,второго блока сравнения соединен с вторым входом третьего блока памяти, первый выход хронизатора подключен к входу третьего счетчика, выход которого соединен с первыми входами третьего и четвертого блоков сравнения, выход третьего блока сравнения подключен к первому входу третьего регистра сдвига и к второму входу второго регистра сдвига, выход четвертого блока сравнения соединен с первым входом второго сумматора и с.1012148 входом четвертого счетчика, выходкоторого подключен к первому входублока деления, второй вход которогосоединен с выходом нторого сумматора,шестой выход первого счетчика подключен к первому входу четвертого блока памяти, к нторому входу второгосумматора и к второму входу третье- .го,регистра сдвига, выход которогосоединен с первым входом пятого блокасравнения, второй вход которого под-,ключен к выходу четвертого блока памяти,. второй вход которого соединен Изобретение относится к устройствам учета электроэнергии и,контроля режимов электропотребления крупных промышленных потребителей и может быть использовано для коммерческих и 5 внутризаводских расчетов за использо- вание электроэнергией и регулирования электропотребления на заданном уровне,Изнестно устройство для контроля потребления энергии, содержащее датчики, подключенные к блоку приема информации, соединенные. через элемен. ты ИЛИ с дешифратором адреса, который подключен.к блоку памяти, соединенному с блоком управления, выходы которого через блоки обработки инфор мации подключены к выходным блокамЩ.Недостатком его является ограни,ченная информативность.Наиболее близким к изобретению является устройство для учета расхода и контроля режимов потребления электроэнергии, содержащее датчики импульсов, выходы которых через соот ветствующие последовательно соединен ные первый регистр сдвига и шифраторподключены ко входам блока согласова-ния, выход которого соединен с первым входом блока селекций, выходы кото-.рого подключены ко входам управля емого генератора и к первому входу блока задания адреса, второй вход которого подключен к перву выходу коммутатора, второй выход которого соединен с соответствующим входом блока согласования, вход коммутатора З 5 подключен к выходу управляемого генератора, первый вход первого распре делителя импульсов соединен с выходом преобразователя импульсов, выходы распределителя импульсов подклю чены к группе входов первого счетчика, первый, второй и третий выходы которого соединены соответственно со входом блока индикации, со входом ре гистратора и со входом первого бло ка памяти, датчик временных импульс выходом пятого блока сравнения,четвертый выход хронизатора подключен к второму входу блока селекции,выходы блока ввода информации соединены соответственно с вторыми входами первого, третьего и четвертого блоков,сравнения, соответствующие входыблока индикации подключены к пятому выходу хронизатора, к выходу первого сумматора, к выходам первого и вто-,рого блоков сравнения, к выходу блока деления и к выходу четвертогоблока памяти. сов подключен ко. входу хронизатора, первый выход которого соединен со входом первого счетчика, первый блок сравиения, блок задания ксрффициен"тов, блок интерналон слежения; задатчик программы слежения за нагрузкой и блок контрольных цифр 2,С целью повышения эффективности работы энергоагрегатов энергосистем введены надбавка за.повышенное пот- ребление реактивной мощности (ЯФ по сравнению с заданным оптимальным значением(Яд) в часы максимумов активной нагрузки энергосистемыН ЗО -где Рр - фактическое значение максимальной активной мощности потребите-, ля за расчетный периодквартал), скидка или надбавка к тарифу за отклонение режима работы компенсирующих устройств от заданногоЮф,-ьН: - -2Рф ( где ЮФ - средняя реактивная мощность за период наименьшей .активнойнагрузки энергосистемы, определяемаяза расчетный период,Я - заданное оптимальное значение реактивной мощностиПри поддержании величин 9, иЯна заданных оптжальных уровнях вчасы максимумов и в часы минимумовактивной нагрузки энергосистемы предприятие рассчитывается за электроэнергию по сниженному тарифу;Целью изобретения является повышение информативности устройства засчет контроля фактических величинмаксимальной реактивной мощности вчасы максимумов активной нагрузкиэнергосистемы и среднего значенияреактивной мощности в часы минимумовактивной нагрузки энергосистемы, оп-,ределяемых за расчетный период,.3Поставленная цель достигается тем, что в устройство контроля и учета .электроэнергии, содержащее датчики импульсов, выходы которых через соот- ветствующие последовательно соединенные первый регистр сдвига и шифратор . 5 1подключены ко входам блока согласования,выход которого соединен с первым входом блока селекции, выходы кото рого подключены ко входам управляемого генератора и к первому входу 10 блока задания адреса, второй вход которого подключен к первому выходу коммутатора, второй выход которого соединен с соответствующим входом блока согласования, вход коммутато ра подключен к выходу управляемого генератора, первый вход первого распределителя импульсов соединен с выходом преобразователяимпульсов,выходы распределителя импульсов подключены к группе входов первого счетчика, первый, второй и третий. выходы которо- го соединены соответственно со входом блока индикации, со входом регистратора и со входом первого блока памяти, датчик временных импульЪ25 сов подключен ко входу хронизатора, первый выход которого соединен со входом первого счетчика, первый -блок сравнения, блок задания коэффициен-. тов, введены элементы И, второй и третий регистры сдвига, второй, третий и четвертый блоки памяти, второй, третий и четвертый счетчики, сумматоры, второй, третий, четвертый и пятый блоки сравнения, блок деления 35 и блок ввода инФормации, второй выход хронизатора через второй счетчик подключен к.первым входам первого и второго элементов И и к первому входу второго распределителя, 40 второй вход которого соединен с четвертым выходом первого счетчика, выход второго распределителя подключен к первому входу второго блока памяти, второй вход которого соединен с третьим выходом хронизатора, выходы .второго блока памяти подключены ко вторым входам элементов И, выходы которых соединены со входами первого сумматора, первыйвыход которого подключен к первому входу первого блока сравнения, выход второго ре-. гистра сдвига соединен с первым входом третьего блока памяти, выход которого подключен к первому входу . второго блока сравнения, второй вхрд которого и первый вход второго регистра сдвига объединены и подклю"чены к пятому выходу первого счетчика, выход второго блока сравнения соединен со вторым входом третьего 60 блока памяти, первый выход хронизатора подключен ко входу третьего счетчика, выход которого соединен с первыми входами третьего и четвертого блоков сравнения, выход третьего 65 блока сравнения подключен к первомувходу третьего регистра сдвига и ковторому входу второго регистра сдвига, выход четвертого блока сравнения соединен с первым входом второгосумматора и со входом четвертогосчетчика, выход которого подключенк первому входу блока деления, второй вход которого соединен с выходом второго сумматора, шестой выходпервого счетчика подключен к первому входу четвертого блока памяти, ковторому входу второго сумматора ико второму входу третьего регистра,сдвига, выход которого соединен спервым входом пятого блока сравнения,второй вход которого подключен к выходу четвертого блока памяти, второй вход которого соединен с выходомпятого блока сравнения, четвертый ипятый выходы хронизатора подключеныко второму входу блока селекции, выходы блока ввода информации соединены соответственно со вторыми входами первого, третьего и четвертогоблоков сравнения, соответствующиевходы блока индикации подключены кпятому выходу хронизатора,. к выходупервого сумматора, к выходамперво-.,го и второго блоков сравнения, к выходу блока деления и к выходу четвертого блока памяти. На чертеже представлена структурная схема устройства.Устройство содержит Функциональные узлы: узел 1 сбора информации, узел 2,передачи информации, узел 3 обработки информации, узел 4 регист-рации и хранения информации и узел 5. советчика диспетчера. Эти узлы, в свою очередь, состоят из датчиков б импульсов, первых. регистров 7 .сдвига, шифраторов 8, блока 9 согласования, управляемого генератора 10, коммутатора 11, блока 12 селекции, блбка 13 адреса, блока 14 задания коэффициентов, преобразователя 15 импульсов,распределителя 16 импульсов, первого счетчика 17, регистратора 18, пер вого блока 19 памяти, датчика 20 временных импульсов, хронизатора 21, второго счетчика 22, второго распределителя 23 импульсов, второго блока 24 памяти, первого элемента И 25, второго элемента И .26, первого сумматора 27, блока 28 ввода информации. первого блока 29 сравнения, блока 30 индикациивторого регистра 31 сдвига, третьего блока 32 памяти, второго блока 33 сравнения, третьего счетчика 34, третьего и четвертого блоков 35 и 36 сравнения, четвертого блока 37 памяти, третьего ре гистра 38 сдвига, пятого блока 39 сравнения, второго сумматора 40, четвертого счетчика 41 и блока деления 42.Узел 1 сбора информации предназначен для сбора информации от отдельных электросчетчиков, установленных на подстанциях промышленногопредприятия, узел 2 - для передачиинформации от отдельных энергетических подстанций в одно устройствос использованием общих для отдельных групп электросчетчиков каналовсвязи, узел 3 в . для определения ад реса исходных электросчетчиков, приведения энергетического веса принятых импульсов к именованным единицамкВт/ч ), распределения этой информации в соответствии с признаками исходного. электросчетчика ( ак-тивный, реактивный, прием, отдачаи т.д.), а также для управления икоординации другими блоками устройства, узел 4 - для оперативного идолговременного хранения информации,а также для документирования результатов учета, узел 5 - для контролярежимов электропотребления и индикации превышения контрольных параметров.Датчики б импульсов расположенына электроподстанциях группами и слу.жат для учета электроэнергии, потребляемой предприятием, возвращаемойв энепговистему или отдаваемой субьабонентам,Устройство работает следующим образом,Датчики б импульсов, зарегистрировав определенную порцию электроэнергии, выдают на регистры 7 сдвигаимпульсы, энергетический вес которыхопределяется коэффициентами трансформации трансформаторов тока и напряжения данного присоединения. Врегистрах 7 сдвига на каждый датчикимеется ячейка памяти на один бит информации, в которую и заносится этотимпульс.В устройстве принята опросная система передачи информации с подстанций на диспетчерский пункт, ЧастотаоПроса выбрана так, чтобы избежатьпотери импульсов при максимальнойскорости вращения дисков электросчетчиков. Каждая электроподстанция,содержащая К счетчиков, соединена сдиспетчерским пунктом свсзй линиейсвязи, содержащей один канал связи.Согласование линий связи со входомблока 12 селекции и коммутатора 11осуществляется согласующими трансФорматорами и усилителями блока 9согласования. Управляемый генератор10 вырабатывает сигналы "Начало связи", число которых определяется числом линий связи. Эти сигналы направляются коммутатором 11 поочереднов каждую линию связи. Одновременнокоммутатор 11 выдает сигнал в блок13 адреса с адресом линии связи, которая подключена в данный момент, 5 О По приходу сигнала "Начало связи" вочередной шифратор 8 информация переписывается из регистров 7 в промежуточные регистры шифратора 8,преобразуется в последовательный кодИанчестера, дополняется сигналомчетности и выдается в линию связи.Через блок 9 согласования информацияпоступает в блок 12 селекции, гдепроизводится выделение кода и синхро.импульсов и проверка принятой информации на четность, В случае отрицательного результата проверки выдается сигнал в управляемый генератор 10на повторение сигнала "Начало связи"в данную линию связи. Если же такойсигнал не поступает, управляемый генератор 10 выдает сигнал "Началосвязи", который с помощью коммутатора 11 поступает в следящую линиюсвяз.Принятая и проверенная информацияс блока 12 селекции поступает в блок13 адреса, куда поступает одновременно информация с коммутатора 11о том, какая ячейка опрашивается вданный момент, Блок 13 адреса с помощью элементов И направляет .пришед"рий очередной импульс строго по своему адресу в блок 14 задания коэффициентов и который представляет собой ЗО,контактное поле, на котором с помощью одной группы перемычек каждому датчику присваивается коэффициент выравнивания энергетическоговеса, вторая группа перемычек эада ет признак - активная, реактивнаяэнергия, прием, отдача, абоненты,третья группа перемычек позволяетустанавливать для каждого из вышеупомянутых коэффициентов любое числс 40 Порядок прохождения сигнала следующий. Очередной импульс информации,вышедший из блока 13 адреса на клемму своего адреса, направляется спомощью перемычки первой группы на 45 шину одного из коэффициентов, откуда перемычки третьей группы преобразуют его в двоичный код, соответствующий десятичному числу этого коэффициента. Код этот передается впреобразователь 15. Одновременноэтот же импульс попадает на частьконтактного поля со второй группойперемычек, откуда выходит на один иэчетырех каналов, соответствующих четырем признакам: активный прием, активная отдача, реактивный прием, реактивная отдача, Здесь термины - активный, реактивный соответствуютвиду энергии, учитываемой даннымсчетчиком, а прием или отдача соот ветствуют учету электроэнергии, принимаемой от энергосистемы или отдаваемой субабонентам.В блоке 15 импульс, пришедший отдатчиков б импульсов, преобразуется 5 в такое количество импульсов, сколько энергии израсходовано. Состоит он из трехдекадного двоично-десятичного счетчика и генератора, частота которого на несколько порядков выше частоты опроса. Когда из блока 14 поступает двоичный код.коэффициента оп рашиваемого датчика б импульсов, регистр счетчика устанавливается в состояние, соответствующее десятичному числу, дополняющему данный коэффициент до тысячи. После этого счетный вход счетчика открывается для импульсов генератора, и эти им. пульсы воздействуют на счетчик до тех пор, пока он не достигнет тысячи, Импульс переполнения последней декады закрывает счетный вход, и сам счетчик остаетея в нуле. Одновременно пакет счетных импульсов, количест-. во которых равно числу энергии, зарегистрированной данным электросчетчиком, поступает на первый распределитель 16 импульсов.Первый распределитель 16 импульсов коммутирует поступающие импульсы в соответствии с сигналами признаков, поступающих из блока 14 задания коэффициентов, на соответствующий вход первого счетчика 17. Этот счетчик 17 содержит реверсивные двоично-десятич,ные счетчики, число которых определяется количеством заложенных призна. ков и зависит от конкретной схемы электроснабжения предприятия и требований к учету электроэнергии, Емкость счетчиков определяется максимальным интервалом работы блока 18 регистрации, который включается по сигналам хронизатора 21. Информация для долговременного. хранения передается в первый блок 19 памяти, который сохраняет ее при перерывах питачия устройства. Датчик 20 временных импульсов представляет собой электронные часы и позволяет выставлять на своей шкале часы утреннего и вечернего максимума и нагрузки энергосистемы. Хронизатор 21 вырабатывает управляющие сигналы для выдачи содержимого первого счетчика 17 текущей информации на регистрацию, через каждые полчаса в часы максимума и через два часа в остальное время, а также" управляющие сигналы через минутные интервалы также в часы максимума энергосистемы, которые поступают на узел советчика диспетчера. Кроме то-, го, хронизатор 21 вырабатывает синхронизирующие импульсы, необходимые для работы других блоковУзел 5 рас полагается на пульте диспетчера и служит для контроля режимов электро- потребления предприятия в часы максимума энергосистемы.С начала часов максимума нагруз.ки энергосистемы хронизатор 21 выда. ет сигналы через минутные интервалына второй счетчик 22, который Формирует сигналы через единицы минут, по,даваемые на второй распределитель 23,.и элементы И 25 и 26, На второй рас пределитель 23 поступает также информация с первого счетчика 17 орасходе активной электроэнергии заединипЫ минут. Второй распределитель23 импульсов содержит элементы И и 10:направляет инФормацию о расходе в,соответствующие ячейки памяти второго блока 24 памяти по сигналам второго счетчика 22. В первую ячейкувторого блока 24 памяти записывается,расход активной электроэнергии запервую минуту, во вторую ячейку вза2 мин, в третью ячейку - за З.мин ит,д. Расход электроэнергии за 32 минзаписывается вновь в первую ячейкупамяти, Содержимое ячеек памяти посигналам второго счетчика 22 поступает через первый элемент И 25 насуммирующий вход первого сумматора27, а через второй элемент Ч 26 - навычитающий вход первого сумматора 27.25 Коммутация выходов элементов И 25и 26 осуществлена таким образом, чтосумматор 27 определяет получасовойрасход активной электроэнергии в любую минуту часов максимума за предыду ЗО щие полчаса, В результате Первый сумматор 27 определяет разность содержимого последней по записи ячейкипамяти и ячейки памяти, в которойзаписан расход электроэнергии за вре мя, отстоящее от текущего на 30 мин.Полученный получасовой расход активной электроэнергии с выхода первогосумматора 27 подается на блок 29 срав.нения, куда подаются также величины 40 контрольного и заявленного уровнейполучасового расхода активной электроэнергии с блока 28 ввода информацииВеличина контрольного уровнязадается на 10-12 меньше заявлен 45ного значения. Это дает возможностьдиспетчеру при превышении контроль-ного уровня принять необходимые меры по снижению нагрузки предприятия,чтобы не превысить заявленное значение получасового расхода активнойэлектроэнергии. В блоке 29 сравненияпроизводится сравнение текущего получасового расхода активной электроэнергии с контрольным и заявленнымуровнями. При превышении контроль ного уровня выдается сигнал на блок30 индикации о превышении контрольного уровня и величина превышенияэтого уровня, При превышении заявленного уровня также выдае-ся сиг нал на блок 30 индикации о превышении заявленного уровня, Кроме того,на блок 30 индикации поступает сиг.- нал о величине текущего получасового расхода активной электроэнергии 65 с первого сумматора 27.С первого выхода хронизатора 21 управляющие сигналы через заданные интервалы времени подаются через очетчик 34 на первые входы блоков 35 и 36 сравнения. На второй вход блока 35 сравнения подаются со второго выхода блока 28 ввода информа" ции коды, соответствующие номерам временных интервалов, относящихся к часам утреннего и вечернего максимумов нагрузки энергосистемы. На второй вход блока Зб сравнения подаются с третьего выхода блока 28 ввода информации коды, соответствующие номерам временных интервалов, относящихся к часам минимума нагрузки энер госистемы.При наступлении часов максимума нагрузки блок 35 сравнения выдает через каждые полчаса разрешающие сигналы на регистры 31 и 38, по приходу которых в регистр 31 записывается с выхода первого счетчика 17 информация О расходе активной элект-. роэнергии за заданный интервал времени, а в регистр 38 записывается инФормация о расходе реактивной электроэнергии за укаэанный интервал времени с выхода первого счетчика 17. Одновременно информация о расходе ак тивной эдектроэнергии заносится в блок 32 памяти, а информация о расходе реактивной электроэнергии - в блок 37 паМяти. Если в следующий интервал времени расход активной элект роэнергии превышает, значение, запи-. санное в блоке 32 памяти, то блок 33 сравнения выдает разрешающий сигнал на запись этого нового значения расхода активной электроэнергии в блок 32 памяти. Если же в следующий интер вал времени значение расхода активной электроэнергии, поступившее в регистр 31 с первого счетчика 17, меньшепредыдущего, записанного в блоке 32 памяти, то блок 33 сравнения разрешающего сигнала не выдает. и в блоке 32 памяти сохраняется пре- дыдущее значение. Таким образом, в блоке 32 памяти хранится фактическое,. значение максимального расхода активной электроэнергии за заданныйинтервал времени, определяемое вчасы максимумов нагрузки энергосис"темы за расчетный период,5 Таким же образом с помощью блока39 сравнения в блок 37 памяти заносится и хранится фактическое значение максимального расхода реактивной электроэнергии за заданный ин 10 тервал времени, определяемое в часы максимумов нагрузки энергосистемы за расчетный период.Фактические значения максимального расхода активной и реактивнойэлектроэнергии с блоков 23 и 37 памяти выводятся на. блок индикации,что позволяет контролировать эти ве.личины в течение расчетного периода,и определять величину надбавки вконце расчетного периода. В часы минимума нагрузки энергосистемы блок 36 сравнения выдает через заданные интервалы времени разрешающие сигналы на ВхОд втОрОго сумматора 40, по приходу которых в сумматор 40 поступает с выхода первого счетчика 17 информация о расходе реактивной электроэнергии, где она н суммируется за расчетный период, Од 30 новременно сигналы с выхода блока 36.сравнения поступают через четвертый счетчик 41 на блок 42 деления, куда также поступает суммарная информация о расходе реактивной энергии за рас четный период. В блоке 42 делениясуммарная информация о расходе реактивной электроэнергии делится на чис.,ло интервалов измерения, т.е. Опреде.ляется среднее значение расхода ре активной электроэнергии, которое выводится на блок 30 индикации, Это позволяет контролировать в течение расчетного периода фактическое среднее.значение расхода реактивной элек троэнергии и удерживать на заданномоптимальном уровне, а также определять скидку или надбавку Н к тарифу в конце расчетного периода.1012148 Составитель Техред Т, Фа Б ов Редакто Товт а акаэ 27 илиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная 55 Тираж 708 ВНИИПИ Государственно по делам иэобретени 113035, Москва, Ж, Ра