[go: up one dir, main page]

RU2695451C1 - Smart static electricity meter - Google Patents

Smart static electricity meter Download PDF

Info

Publication number
RU2695451C1
RU2695451C1 RU2018132800A RU2018132800A RU2695451C1 RU 2695451 C1 RU2695451 C1 RU 2695451C1 RU 2018132800 A RU2018132800 A RU 2018132800A RU 2018132800 A RU2018132800 A RU 2018132800A RU 2695451 C1 RU2695451 C1 RU 2695451C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
input
output
module
digital
modules
Prior art date
Application number
RU2018132800A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Борис Яковлевич Семененко
Original Assignee
Борис Яковлевич Семененко
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Борис Яковлевич Семененко filed Critical Борис Яковлевич Семененко
Priority to RU2018132800A priority Critical patent/RU2695451C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2695451C1 publication Critical patent/RU2695451C1/en
Priority to PCT/RU2019/000632 priority patent/WO2020055286A1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R22/00Arrangements for measuring time integral of electric power or current, e.g. electricity meters
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R22/00Arrangements for measuring time integral of electric power or current, e.g. electricity meters
    • G01R22/06Arrangements for measuring time integral of electric power or current, e.g. electricity meters by electronic methods
    • G01R22/061Details of electronic electricity meters
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R19/00Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
    • G01R19/25Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof using digital measurement techniques
    • G01R19/2513Arrangements for monitoring electric power systems, e.g. power lines or loads; Logging
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R21/00Arrangements for measuring electric power or power factor
    • G01R21/133Arrangements for measuring electric power or power factor by using digital technique
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R22/00Arrangements for measuring time integral of electric power or current, e.g. electricity meters
    • G01R22/06Arrangements for measuring time integral of electric power or current, e.g. electricity meters by electronic methods
    • G01R22/061Details of electronic electricity meters
    • G01R22/063Details of electronic electricity meters related to remote communication
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R22/00Arrangements for measuring time integral of electric power or current, e.g. electricity meters
    • G01R22/06Arrangements for measuring time integral of electric power or current, e.g. electricity meters by electronic methods
    • G01R22/061Details of electronic electricity meters
    • G01R22/066Arrangements for avoiding or indicating fraudulent use

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Remote Monitoring And Control Of Power-Distribution Networks (AREA)

Abstract

FIELD: measuring equipment.
SUBSTANCE: invention relates to electronic digital electrical equipment, devices for monitoring, accounting and analysis of production or consumption of electric energy in single-phase and three-phase alternating current circuits, can be used in various industries, science and technology, at power engineering facilities and consumers (users) of electric energy, in automated information and measurement systems for monitoring and accounting of electrical energy and other types of energy resources, mass data collection and information from various terminal devices, including counters, sensors and detectors by types of energy resources, movement, position and performed actions, as well as other intelligent equipment and their centralized program processing. Device comprises a housing, a mains rectifier, a voltage reference voltage stabilizer, a power control microcontroller and an initial reset, a standby power supply, a clamp circuit for power and load circuits, measuring elements of voltage and current as per the number of phases and neutral, modules of input differential voltage and current signals analogue processing, operational amplifiers of analogue signals with programmable amplification and feedback, multichannel analogue-to-digital converters, which include integrators, comparators, adders, digital-to-analogue converters and feedback, digital input digital processing modules, digital signals decimation, phase compensation, digital filters including high-frequency, fundamental frequency, low-frequency and selective harmonic content filters, digital signal automatic calibration modules, digital signal microprocessor with address, data and control buses, modules for timing reference signals, galvanic isolation of digital signals, output peripheral interfaces, output pulse telemetry signal, output pulse test signal, metrological nonvolatile memory, galvanic isolation of interprocessor interaction, central control microprocessor, applications and applications, clock signal generation modules, primary single-time clock, self-contained single-time clock power supply, synchronization of the counting logic, the setting frequency generator, the electronic reading device interface, the information display, the control interface, the touch pad of the keyboard and the user button, non-volatile memory devices interface modules, nonvolatile memory of standard and urgent events, non-volatile memory of automatic self-diagnostics, non-volatile memory of communication connections, interface of additional functions, standard and urgent events monitoring sensors, automatic self-diagnostics sensors, temperature, pressure and humidity sensors, external action sensors, intrusion sensors, process flow (theft) sensors, digital communication interfaces gateway, a lower level communication interface, low-power digital wireless near-range communication technologies, a high-level first digital communication interface, digital wireless long-range communication technologies, a second digital communication interface of upper level, digital near-contact communication and radio frequency identification, a functioning indication interface, optical RGB indication LEDs, a differential transformer, AC circuit monitoring modules, sensitive elements, a differential protection power key with pole contacts by the number of phases and neutral.
EFFECT: broader functional capabilities, high accuracy, discreteness and speed, synchronized vector measurements of basic parameters of alternating current circuit.
1 cl, 2 dwg

Description

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯDESCRIPTION OF THE INVENTION

Изобретение относится к электронно-цифровой электроизмерительной технике, в частности, к устройствам контроля, учета и анализа производства или потребления электрической энергии в однофазных и трехфазных цепях переменного тока, может быть использовано в различных отраслях экономики, науки и техники, на объектах электроэнергетики и у потребителей (пользователей) электрической энергии, в автоматизированных информационно-измерительных системах контроля и учета энергоресурсов, управления и распределения энергоресурсов, массового сбора данных и информации с различных оконечных устройств, включая счетчики, датчики, сенсоры и детекторы по видам энергоресурсов, движения, положения и совершаемых действий, а также иных интеллектуальных технических средств и их централизованной программной обработки.The invention relates to electronic-digital electrical engineering, in particular, to devices for monitoring, accounting and analysis of the production or consumption of electrical energy in single-phase and three-phase AC circuits, can be used in various sectors of the economy, science and technology, at electric power facilities and among consumers (users) of electric energy, in automated information and measurement systems for monitoring and accounting of energy resources, management and distribution of energy resources, mass collection data and information from different endpoints, including counters, sensors and detectors of types of energy, motion, position and committed actions, as well as other intelligent hardware and software processing centralized.

Известен счетчик электрической энергии, содержащий датчики напряжения и тока, соединенные с перемножителем-преобразователем, выход которого подключен к микропроцессору, связанному с блоком памяти, устройство предоплаты, включая средство приема электронных денег в виде электронных карт и директивную кнопку, подключенные к микропроцессору, выход которого соединен с дисплеем и вакуумным выключателем с приводом, управляемым микропроцессором, отключающим нагрузку потребителя от сети. Счетчик позволяет отслеживать платежи за электроэнергию посредством сравнения с данными по оплате, занесенными в блок памяти, и производить отключение потребляемой мощности при наличии задолженности и неуплате, (патент RU 2098835 С1, МПК G01R 11/00, дата публикации 10.12.1997)A known electric energy meter containing voltage and current sensors connected to a multiplier-converter, the output of which is connected to a microprocessor connected to a memory unit, a prepayment device, including means for receiving electronic money in the form of electronic cards and a directional button connected to a microprocessor, the output of which connected to a display and a vacuum circuit breaker with a drive controlled by a microprocessor, disconnecting the consumer load from the network. The counter allows you to track payments for electricity by comparing with the data on payments recorded in the memory unit, and disconnect the power consumption in the presence of debt and non-payment, (patent RU 2098835 C1, IPC G01R 11/00, publication date 10/12/1997)

Недостатком указанного счетчика электрической энергии является отсутствие оперативного мониторинга состояния цепи переменного тока и контроля цепи нагрузки, выполняющих функции защиты электрических цепей переменного тока от коротких замыканий, утечки электрического тока и перегрузок, а также возможности ее защитного отключения при выявленных неполадках.The disadvantage of this electric energy meter is the lack of on-line monitoring of the status of the AC circuit and load circuit monitoring, which perform the functions of protecting AC electric circuits from short circuits, electric current leakage and overloads, as well as the possibility of its protective shutdown in case of problems.

Известно устройство учета электрической энергии содержащее преобразователь электрической мощности в частоту импульсов, суммирующее устройство, индикатор, ключ, блок управления, блок сигнализации и блок контроля диспетчера. Блок управления содержит обнаружитель отклонения амплитуды напряжения поставляемой электрической энергии от требований ГОСТ, первый инвертор, элемент ИЛИ, обнаружитель отклонения частоты напряжения поставляемой электрической энергии от требований ГОСТ, второй инвертор, первый и второй сигнализаторы и первое и второе регистрирующие устройства. Блок сигнализации содержит спутниковый приемник, электронные часы, первый и второй элементы И, блок памяти и передающее устройство, блок контроля диспетчера содержит последовательно соединенные приемное устройство и индикатор. Технический результат указанного устройства учета электрической энергии заключатся в расширении информативности (патент RU 2503016 С1, МПК G01R 22/00, дата публикации 27.12.2013).A device for accounting electric energy comprising a converter of electric power into a pulse frequency, a summing device, an indicator, a key, a control unit, an alarm unit and a control unit for a dispatcher. The control unit contains a detector for the deviation of the voltage amplitude of the supplied electric energy from the requirements of GOST, the first inverter, an OR element, a detector for the deviation of the voltage frequency of the supplied electric energy from the requirements of GOST, a second inverter, the first and second signaling devices and the first and second recording devices. The alarm unit contains a satellite receiver, an electronic clock, the first and second AND elements, a memory unit and a transmitting device, a control unit for the dispatcher contains a receiver device and an indicator connected in series. The technical result of this electric energy metering device is to increase the information content (patent RU 2503016 C1, IPC G01R 22/00, publication date 12/27/2013).

Известно устройство учета электрической энергии, содержащее преобразователь электрической мощности в частоту импульсов, суммирующие устройства, индикаторы, ключи, инверторы, элемент ИЛИ, регистрирующие устройства, сигнализаторы, обнаружитель отклонения амплитуды напряжения поставляемой электрической энергии от требований ГОСТ, обнаружитель отклонения частоты напряжения поставляемой электрической энергии от требований ГОСТ и устройство вычисления процентного отношения. Технический результат указанного устройства учета электрической энергии заключатся в расширение функциональных возможностей путем обеспечения раздельного учета качественной, некачественной и общей потребляемой электрической энергии с нахождением процентного отношения качественной к некачественной электроэнергии и индикации этого отношения (патент RU2509313 С1, МПК G01R 22/00, дата публикации 10.03.2014).A known device for accounting electric energy, comprising a converter of electric power into a pulse frequency, summing devices, indicators, keys, inverters, an OR element, recording devices, signaling devices, a detector for deviating the voltage amplitude of the supplied electric energy from GOST requirements, a detector for deviating the voltage frequency of the supplied electric energy from GOST requirements and a percentage calculation device. The technical result of this electric energy metering device is to expand the functionality by providing separate accounting for high-quality, low-quality and total consumed electric energy with the percentage of high-quality and low-quality electricity being found and indication of this ratio (patent RU2509313 C1, IPC G01R 22/00, publication date 10.03 .2014).

Общими недостатками указанных счетчиков электрической энергии являются невысокая точность, дискретность и малая скорость измерения физических величин (отсутствие мгновенных и среднеквадратичных значений) и заниженные функциональные возможности, обусловленные тем, что учет расхода (потребления) электрической энергии реализован независимо от контроля качества электрической энергии. В них одинаково учитывается общий суммарный объем расхода (потребления) качественной электрической энергии, соответствующей нормам и требованиям ГОСТ и некачественной электрической энергии им не соответствующей. В них не реализованы функции идентификации случайных искажений напряжения и тока, сигнализации, регистрации, аппаратного и документального подтверждения отклонений показателей качества электрической энергии от установленных норм и требований ГОСТ.Common disadvantages of these electric energy meters are their low accuracy, discreteness and low speed of measuring physical quantities (the absence of instantaneous and rms values) and low functional capabilities due to the fact that accounting for the consumption (consumption) of electric energy is implemented regardless of the quality control of electric energy. They equally take into account the total total consumption (consumption) of high-quality electric energy that meets the standards and requirements of GOST and low-quality electric energy that does not correspond to them. They do not implement the functions of identifying random distortions of voltage and current, signaling, registration, hardware and documentary confirmation of deviations of the quality indicators of electric energy from the established norms and requirements of GOST.

Наиболее близким по наличию конструктивных признаков к заявляемому изобретению является счетчик электрической энергии, содержащий цепь нагрузки, блок измерения мощности, датчики напряжения и тока, перемножитель-преобразователь, микропроцессор, блок памяти, часы реального времени, гальванический элемент, узел контроля работоспособности гальванического элемента, набор программируемых таймеров, многоуровневый пороговый элемент, блок защиты, содержащий дифференциальный трансформатор, блок управления защитным отключением, чувствительный элемент и функциональный преобразователь, привод блока отключения, ключ, модуль отключения и модуль включения, дисплей, PLC модем и блок электропитания счетчика, (патент RU 2298192 С1, МПК G01R 11/00, дата публикации 27.04.2007).Closest to the presence of design features to the claimed invention is an electric energy meter comprising a load circuit, a power measurement unit, voltage and current sensors, a multiplier-converter, a microprocessor, a memory unit, a real-time clock, a galvanic cell, a health monitoring unit of a galvanic cell, a set programmable timers, multi-level threshold element, protection unit containing a differential transformer, protective shutdown control unit, sensor element and functional converter, trip block drive, key, trip module and switch module, display, PLC modem and meter power supply unit (patent RU 2298192 C1, IPC G01R 11/00, publication date 04/27/2007).

Недостатком этого технического решения являются невысокая точность, дискретность и малая скорость измерений физических величин и ограниченные функциональные возможности, так как устройство не поддерживает функции контроля качества электрической энергии, раздельного учета качественной, некачественной и суммарной электрической энергии, идентификации случайных искажений напряжения и тока, сигнализации, регистрации, аппаратного и документального подтверждения отклонений показателей качества электрической энергии от установленных норм и требований ГОСТ, оперативного мониторинга штатных и срочных событий, автоматической самодиагностики элементов схемы устройства, регистрации высокоинформативных признаков дезагрегации (распознавания) электроприборов (устройств, оборудования), включенных в электрическую цепь нагрузки, массового сбора данных и информации с различных оконечных устройств, включая счетчики, датчики, сенсоры и детекторы по видам энергоресурсов, движения, положения и совершаемых действий, а также иных технических средств и их централизованной программной обработки в режиме единого времени, приема-передачи результатов измерений, дискретных сигналов (команд) управления и регулирования, контроля, учета и анализа энергопотребления с использованием двунаправленных (синхронных) цифровых каналов беспроводных технологий связи на ближние и глобальные расстояния.The disadvantage of this technical solution is the low accuracy, discreteness and low speed of measurement of physical quantities and limited functionality, since the device does not support the functions of monitoring the quality of electric energy, separate accounting for high-quality, low-quality and total electric energy, identification of random voltage and current distortions, alarms, registration, hardware and documentary confirmation of deviations of the quality indicators of electric energy from the established GOST standards and requirements, operational monitoring of regular and urgent events, automatic self-diagnosis of device circuit elements, registration of highly informative signs of disaggregation (recognition) of electrical appliances (devices, equipment) included in the electrical load circuit, mass data and information collection from various terminal devices, including counters , sensors, sensors and detectors according to the types of energy resources, movement, position and actions performed, as well as other technical means and their centralized program I process in a single time mode, reception and transmission of measurement results, discrete signals (commands) of control and regulation, control, accounting and analysis of energy consumption using bidirectional (synchronous) digital channels of wireless communication technologies at short and global distances.

Техническая задача, решаемая заявляемым изобретением, заключается в наибольшем расширении функциональных возможностей счетчиков электрической энергии и повышении точности, дискретности и скорости комплексных векторных измерений физических величин параметрических сигналов цепи переменного тока.The technical problem solved by the claimed invention is the greatest expansion of the functionality of electric energy meters and increase the accuracy, resolution and speed of complex vector measurements of the physical quantities of parametric signals of an alternating current circuit.

Для решения этой технической задачи предлагается интеллектуальный счетчик электрической энергии статический, содержащий корпус, зажимную плату присоединений цепи сетевого источника электропитания и цепи нагрузки, измерительные элементы напряжения и тока, цифровой сигнальный микропроцессор, модуль тактирования опорных сигналов, модуль метрологической энергонезависимой памяти, модуль построения тактового сигнала, модуль первичных часов единого времени, автономным источник электропитания, дифференциальный трансформатор, модуль мониторинга состояния цепи переменного тока, модуль чувствительных элементов, модуль силового ключа дифференциальной защиты с полюсными контактами по числу фаз и нейтрали, сетевой выпрямитель, входы которого по числу фаз и нейтрали соединен с цепью сетевого источника электропитания, а выходы соединены с входами модуля стабилизатора величин опорных напряжений электропитания, первый, второй, третий, четвертый и пятый выходы которого соединены с соответствующими шинами по уровням опорных напряжений электропитания элементов схемы устройства, вход-выход модуля стабилизатора величин опорных напряжений электропитания соединен с первым входом-выходом модуля микроконтроллера управления электропитанием и первоначального сброса, второй вход-выход которого соединен с входом-выходом модуля резервного источника электропитания, выходы измерительных элементов напряжения и тока по числу фаз и нейтрали соединены соответственно с сигнальными входами модулей аналоговой обработки входных дифференциальных сигналов напряжения и тока, первые выходы которых соединены соответственно с первыми сигнальными входами модулей многоканальных аналогово-цифровых преобразователей, а вторые выходы соединены с первыми сигнальными входами модулей операционных усилителей аналоговых сигналов тока с программируемыми коэффициентами усиления и элементами обратной связи, вторые выходы которых соединены с вторыми сигнальными входам модулей многоканальных аналогово-цифровых преобразователей, выходы которых соединены с сигнальными входами модулей цифровой обработки входных цифровых потоков, выходы которых соединены с сигнальными входами модулей децимации цифровых сигналов, выходы которых соединены с сигнальными входами модулей фазовой компенсации, выходы которых соединены с сигнальными входами модулей цифровых фильтров, выходы которых соединены с сигнальными входами модулей автоматической калибровки цифровых сигналов, выходы которых соединены соответственно с первым, третьим, пятым и седьмым сигнальными входами цифрового сигнального микропроцессора, второй, четвертый, шестой и восьмой управляющие входы-выходы шин адреса, данных и управления которого соединены с соответствующими управляющими входами-выходами модулей аналоговой обработки входных дифференциальных сигналов напряжения и тока, модулей операционных усилителей аналоговых сигналов тока с программируемыми коэффициентами усиления и элементами обратной связи, модулей, многоканальных аналогово-цифровых преобразователей, модулей цифровых фильтров и модулей автоматической калибровки цифровых сигналов, девятый вход-выход цифрового сигнального микропроцессора соединен с входами-выходами модуля тактирования опорных сигналов, десятый вход-выход цифрового сигнального микропроцессора соединен с первым входом-выходом модуля гальванической изоляции цифровых сигналов, второй, третий и четвертый входы-выходы которого соединены соответственно с входами-выходами модуля выходных периферийных интерфейсов, модуля выходных импульсных телеметрических сигналов и модуля выходных импульсных испытательных сигналов, одиннадцатый вход-выход цифрового сигнального микропроцессора соединен с входом-выходом периферийного модуля метрологической энергонезависимой памяти, двенадцатый вход-выход цифрового сигнального микропроцессора соединен с первым входом-выходом модуля построения тактового сигнала, второй вход-выход которого соединен с первым входом-выходом модуля первичных часов единого времени, второй вход-выход которого соединен с входом-выходом автономного источника электропитания, тринадцатый вход-выход цифрового сигнального микропроцессора соединен с первым входом-выходом периферийного модуля гальванической изоляции цифровых сигналов периферийных интерфейсов и цифровых управляющих сигналов межпроцессорного взаимодействия, второй вход-выход которого соединен с первым входом-выходом центрального микропроцессора управления, приложений и прикладных аналитических программ, второй вход-выход которого соединен с третьим входом-выходом модуля построения тактового сигнала, третий вход-выход центрального микропроцессора управления, приложений и прикладных аналитических программ соединен с первым входом-выходом модуля синхронизации счетной логики, второй вход-выход которого соединен с первым входом-выходом модуля задающего частотного генератора, второй вход-выход которого соединен с третьим входом-выходом первичных часов единого времени, четвертый выход центрального микропроцессора управления, приложений и прикладных аналитических программ соединен с входом модуля интерфейса электронного отсчетного устройства, выход которого соединен с входом модуля визуализации и отображения информации, пятый вход центрального микропроцессора управления, приложений и прикладных аналитических программ соединен с выходом модуля интерфейса управления, входы которого соединены с выходами сенсорной панели клавиатуры и сенсорной кнопки пользователя, шестой вход-выход центрального микропроцессора управления, приложений и прикладных аналитических программ соединен с первым входом-выходом модуля интерфейса энергонезависимых запоминающих устройств, второй, третий и четвертый входы-выходы которого соединены соответственно с модулем энергонезависимой памяти штатных и срочных событий, модулем энергонезависимой памяти автоматической самодиагностики технического состояния элементов схемы устройства и модулем энергонезависимой памяти коммуникационных соединений, седьмой управляющий вход-выход центрального микропроцессора управления, приложений и прикладных аналитических программ соединен с управляющим входом-выходом модуля силового ключа дифференциальной защиты с полюсными контактами по числу фаз и нейтрали, исполнительные элементы которого коммутируют цепь нагрузки, вход дифференциального трансформатора по числу фаз и нейтрали соединен соответственно с выходом со стороны цепи сетевого источника электропитания и выходом со стороны цепи нагрузки, выход дифференциального трансформатора соединен с сигнальным входом модуля оперативного мониторинга состояния цепи переменного тока, выход которого соединен с сигнальным входом модуля чувствительных элементов, выходы которого соединен с сигнальным входом модуля силового ключа дифференциальной защиты с полюсными контактами по числу фаз и нейтрали, восьмой вход-выход центрального микропроцессора управления, приложений и прикладных аналитических программ соединен с первым входом-выходом модуля интерфейса дополнительных функций, второй, третий, четвертый, пятый, шестой и седьмой входы-выходы которого соединены соответственно с модулем датчиков штатных и срочных событий, модулем датчиков автоматической самодиагностики технического состояния элементов устройства, модулем датчиков температуры, давления, влажности, модулем датчиков внешнего воздействия, модулем датчиков вскрытия/вмешательства, модулем датчиков технологического расхода/хищения электрической энергии, девятый вход-выход центрального микропроцессора управления, приложений и прикладных аналитических программ соединен с первым входом-выходом периферийного модуля шлюза цифровых коммуникационных интерфейсов сетевого и прикладного уровней, второй вход-выход которого соединен с первым входом-выходом модуля цифрового коммуникационного интерфейса нижнего уровня, второй, третий и четвертый входы-выходы которого соединены соответственно с модулями цифровых беспроводных технологий связи ближнего радиуса действия с низким энергопотреблением, третий вход-выход периферийного модуля шлюза цифровых коммуникационных интерфейсов сетевого и прикладного уровней соединен с первым входом-выходом первого модуля цифрового коммуникационного интерфейса верхнего уровня, второй, третий и четвертый входы-выходы которого соединены соответственно с модулями цифровых беспроводных технологий связи дальнего радиуса действия, четвертый вход-выход периферийного модуля шлюза цифровых коммуникационных интерфейсов сетевого и прикладного уровней соединен с первым входом-выходом второго модуля цифрового коммуникационного интерфейса верхнего уровня, второй и третий вход-выход которого соединены соответственно с модулями цифровой ближней бесконтактной связи и радиочастотной идентификации, десятый выход центрального микропроцессора управления, приложений и прикладных аналитических программ соединен с входом модуля интерфейса индикации функционирования, выходы которого соединены соответственно с оптическими RGB-светодиодами индикации.To solve this technical problem, an intelligent static electric energy counter is proposed, comprising a housing, a clamping plate for connecting the power supply circuit and the load circuit, voltage and current measuring elements, a digital signal microprocessor, a reference clock module, a non-volatile memory metrological module, and a clock signal building module , single time primary clock module, self-contained power supply, differential transformer, mo module iteration of the state of the AC circuit, the module of sensitive elements, the power switch module of differential protection with pole contacts by the number of phases and neutral, a network rectifier, the inputs of which by the number of phases and neutral are connected to the circuit of the mains power supply, and the outputs are connected to the inputs of the stabilizer module of the reference values power supply voltages, the first, second, third, fourth and fifth outputs of which are connected to the respective buses by levels of the reference voltage of the power supply of the elements of the device circuit VA, the input-output of the module of the stabilizer of the values of the reference voltage of the power supply is connected to the first input-output of the module of the microcontroller of power management and initial reset, the second input-output of which is connected to the input-output of the backup power supply module, the outputs of the voltage and current measuring elements according to the number of phases and the neutrals are respectively connected to the signal inputs of the analog processing modules of the input differential voltage and current signals, the first outputs of which are connected respectively with the first signal inputs of the modules of multichannel analog-to-digital converters, and the second outputs are connected to the first signal inputs of the modules of operational amplifiers of analog current signals with programmable gain and feedback elements, the second outputs of which are connected to the second signal inputs of the modules of multichannel analog-to-digital converters, outputs which are connected to the signal inputs of the digital processing modules of the input digital streams, the outputs of which are connected to the signal the inputs of digital decimation modules, the outputs of which are connected to the signal inputs of the phase compensation modules, the outputs of which are connected to the signal inputs of the digital filter modules, the outputs of which are connected to the signal inputs of the digital signal automatic calibration modules, the outputs of which are connected to the first, third, fifth and the seventh signal inputs of the digital signal microprocessor, the second, fourth, sixth and eighth control inputs and outputs of the address buses, the data and control of which are connected with the corresponding control inputs and outputs of the analog processing modules for input differential voltage and current signals, modules of operational amplifiers of analog current signals with programmable amplification factors and feedback elements, modules, multichannel analog-to-digital converters, digital filter modules and automatic digital signal calibration modules, the ninth input-output of the digital signal microprocessor is connected to the inputs and outputs of the reference clock clock module , the tenth input-output of the digital signal microprocessor is connected to the first input-output of the module for galvanic isolation of digital signals, the second, third and fourth inputs and outputs of which are connected respectively to the inputs and outputs of the module of output peripheral interfaces, the module of output pulse telemetric signals and the module of output pulse test signals, the eleventh input-output of a digital signal microprocessor is connected to the input-output of a peripheral module of a metrological non-volatile memory, the twelfth input-output of the digital signal microprocessor is connected to the first input-output of the clock building module, the second input-output of which is connected to the first input-output of the primary clock unit, the second input-output of which is connected to the input-output of an autonomous power supply, thirteenth the input-output of a digital signal microprocessor is connected to the first input-output of a peripheral module for galvanic isolation of digital signals of peripheral interfaces and digital control signals inter-processor interaction, the second input-output of which is connected to the first input-output of the central microprocessor of control, applications and applied analytical programs, the second input-output of which is connected to the third input-output of the clock module, the third input-output of the central control microprocessor, applications and applied analytical programs are connected to the first input-output of the counting logic synchronization module, the second input-output of which is connected to the first input-output of the module about a frequency generator, the second input-output of which is connected to the third input-output of the primary clock at a single time, the fourth output of the central control microprocessor, applications and applied analytical programs is connected to the input of the interface module of the electronic reading device, the output of which is connected to the input of the information visualization and display module , the fifth input of the central control microprocessor, applications and applied analytical programs is connected to the output of the control interface module, the inputs of which connected to the outputs of the touch panel of the keyboard and user’s touch button, the sixth input-output of the central microprocessor of control, applications and applied analytical programs is connected to the first input-output of the interface module of non-volatile memory devices, the second, third and fourth inputs and outputs of which are connected respectively to the module non-volatile memory of regular and urgent events, a non-volatile memory module for automatic self-diagnosis of the technical state of the device circuit elements VA and a non-volatile memory module for communication connections, the seventh control input-output of the central microprocessor of control, applications and applied analytical programs is connected to the control input-output of the power switch module of differential protection with pole contacts by the number of phases and neutral, the actuating elements of which switch the load circuit, input the differential transformer in the number of phases and neutral is connected respectively to the output from the side of the network circuit of the power supply and the output from the side of the load circuit, the output of the differential transformer is connected to the signal input of the module for operational monitoring of the state of the AC circuit, the output of which is connected to the signal input of the module of sensitive elements, the outputs of which are connected to the signal input of the power switch module of differential protection with pole contacts according to the number of phases and neutral, the eighth input-output of the central microprocessor of control, applications and applied analytical programs is connected to the first input-output of the interface module d additional functions, the second, third, fourth, fifth, sixth and seventh inputs and outputs of which are connected respectively to the sensor module for regular and urgent events, the sensor module for automatic self-diagnosis of the technical state of the device elements, the sensor module for temperature, pressure, humidity, the sensor module for external influences, tamper / intrusion sensor module, process energy / energy theft sensor module, ninth input-output of a central control microprocessor, applications and applied analytical programs are connected to the first input-output of the peripheral module of the gateway of digital communication interfaces of the network and application levels, the second input-output of which is connected to the first input-output of the module of the digital communication interface of the lower level, the second, third and fourth inputs and outputs of which are connected respectively with low-power, short-range digital wireless technologies, third input / output of the peripheral module of the digital communications gateway of the network and application layer interfaces is connected to the first input-output of the first top-level digital communication interface module, the second, third and fourth inputs and outputs of which are connected respectively to the long-range digital wireless communication technology modules, the fourth input-output of the peripheral digital communication gateway module interfaces of the network and application layers connected to the first input-output of the second module of the digital communication interface of the upper level, the second and rety input-output of which are respectively connected to the digital modules proximal non-contact communication and RFID, tenth output central control microprocessor, application and applied analytical software module connected to the input interface display operation, the outputs of which are connected respectively with optical RGB-LED display.

Предлагаемый интеллектуальный счетчик электрической энергии статический может быть осуществлен с использованием имеющейся элементной базы интегральных микросхем, микроконтроллеров и микропроцессоров, средств и каналов двунаправленных (синхронных) беспроводных технологий связи, существующего оборудования и известных материалов. Других технических решений аналогичного назначения с подобными существенными признаками при проведении поиска по научно-технической литературе и патентной документации заявителем не обнаружено. Поэтому заявитель считает, что предложение по данной заявке соответствует критериям охраноспособности изобретения «новизна», «изобретательский уровень» и «промышленная применимость».The proposed intelligent static electric energy meter can be implemented using the available element base of integrated circuits, microcontrollers and microprocessors, means and channels of bidirectional (synchronous) wireless communication technologies, existing equipment and known materials. The applicant did not find other technical solutions of a similar purpose with similar essential features when conducting a search in scientific and technical literature and patent documentation. Therefore, the applicant believes that the proposal for this application meets the eligibility criteria of the invention of “novelty”, “inventive step” and “industrial applicability”.

Сущность изобретения поясняется чертежами.The invention is illustrated by drawings.

На фиг. 1 показан неисключающий пример осуществления функциональной блок-схемы предлагаемого трехфазного интеллектуального счетчика электрической энергии статического, на фиг. 2 - функциональная блок-схема взаимодействия интеллектуальных счетчиков электрической энергии статических со смежными информационными системами.In FIG. 1 shows a non-exclusive example of the implementation of a functional block diagram of the proposed three-phase intelligent static static electricity meter, FIG. 2 is a functional block diagram of the interaction of intelligent static electric energy meters with related information systems.

На фигурах обозначены: 1 - корпус; 2 - сетевой выпрямитель (AC/DC); 3 - стабилизатор величин опорных напряжений электропитания (DC/DC); 4 - микроконтроллер управления электропитанием и первоначального сброса; 5 - резервный источник электропитания; 6 - зажимная плата присоединения цепей сетевого источника электропитания и нагрузки; 7, 8, 9 и 10 - измерительные элементы напряжения и тока по числу фаз и нейтрали; 11, 12, 13 и 14 - модули аналоговой обработки входных дифференциальных сигналов напряжения и тока (AFE); 15, 16, 17 и 18 - модули операционных усилителей аналоговых сигналов тока (PGA) с программируемым коэффициентом усиления и элементами обратной связи; 19, 20, 21 и 22 - модули многоканальных аналогово-цифровых преобразователей (ADC), содержащие интеграторы, компараторы, сумматоры, цифро-аналоговые преобразователи (DAC) и элементы обратной связи; 23, 24, 25 и 26 - модули цифровой обработки входных цифровых потоков (DFE); 27, 28, 29 и 30 - модули децимации цифровых сигналов (DB); 31, 32, 33 и 34 - модули фазовой компенсации (PC); 35, 36, 37 и 38 - модули цифровых фильтров (DF), содержащие высокочастотные фильтры (HPF), базовые фильтры основной частоты (FF), низкочастотные фильтры (LPF) и избирательные фильтры гармонических составляющих (HF), 39, 40, 41 и 42 - модули автоматической калибровки цифровых сигналов; 43 - цифровой сигнальный микропроцессор (DSP) с шинами адреса, данных и управления на ядре с ARM Cortex-M архитектурой и программируемой цифровой обработкой параметрических показателей цепи переменного тока, количественных и качественных характеристик электропотребления; 44 - модуль тактирования опорных сигналов; 45 - модуль гальванической изоляции цифровых сигналов; 46 - модуль выходных периферийных интерфейсов; 47 - модуль выходного импульсного телеметрического сигнала; 48 - модуль выходного импульсного испытательного сигнала; 49 - модуль метрологической энергонезависимой памяти; 50 - модуль гальванической изоляции цифровых сигналов периферийных интерфейсов и цифровых управляющих сигналов (команд) межпроцессорного взаимодействия; 51 - центральный микропроцессор (CPU) управления, приложений и прикладных аналитических программ; 52 - модуль построения тактового сигнала; 53 - модуль первичных часов единого времени; 54 - автономный источник электропитания первичных часов единого времени; 55 - модуль синхронизации счетной логики, 56 - модуль задающего частотного генератора; 57 - модуль интерфейса электронного отсчетного устройства; 58 - модуль визуализации и отображения информации; 59 - модуль интерфейса управления; 60 - сенсорная панель клавиатуры; 61 - сенсорная кнопка пользователя; 62 - модуль интерфейса энергонезависимых запоминающих устройств с возможностью расширения памяти; 63 - модуль энергонезависимой памяти штатных и срочных событий, 64 - модуль энергонезависимой памяти автоматической самодиагностики технического состояния элементов схемы устройства; 65 - модуль энергонезависимой памяти коммуникационных соединений; 66 - модуль интерфейса дополнительных функций с возможностью расширения функций; 67 - модуль датчиков оперативного мониторинга штатных и срочных событий; 68 - модуль датчиков автоматической самодиагностики технического состояния элементов устройства; 69 - модуль датчиков температуры, давления и влажности; 70 - модуль датчиков внешнего воздействия; 71 - модуль датчиков вскрытия/вмешательства; 72 - модуль датчиков технологического расхода/хищения электрической энергии; 73 - модуль шлюза цифровых коммуникационных интерфейсов сетевого и прикладного уровней; 74 - модуль цифрового коммуникационного интерфейса нижнего уровня, связывающий 75, 76 и 77 - модули цифровых беспроводных технологий связи ближнего радиуса действия с низким энергопотреблением (WPAN, WLAN); 78 -модуль первого цифрового коммуникационного интерфейса верхнего уровня, связывающий 79, 80 и 81 - модули цифровых беспроводных технологий связи дальнего радиуса действия (WMAN, WWAN, LPWAN); 82 - модуль второго цифрового коммуникационного интерфейса верхнего уровня, связывающий 83 и 84 - модули цифровой ближней бесконтактной связи (NFC) и радиочастотной идентификации (RFID); 85 - модуль интерфейса индикации функционирования, включающий 86, 87, 88 и 89 - оптические RGB-светодиоды индикации; 90 - дифференциальный трансформатор; 91 - модули оперативного мониторинга состояния цепи переменного тока, 92 - модули чувствительных элементов; 93 - модуль силового ключа дифференциальной защиты с полюсными контактами по числу фаз и нейтрали; 94 - цепь нагрузки, 95 - интеллектуальный счетчик электрической энергии статический (Smart meter); 96 - внутренняя (локальная) информационная система нижнего уровня (Local); 97 -устройства цифровой ближней бесконтактной связи и радиочастотной идентификации (NFC, RFID); 98 - внешняя (глобальная) информационная система верхнего уровня (Global); 99 - подсистема базовых станций (BSS); 100 - сетевая и коммутационная подсистему (NSS); 101 - центр сбора и обработки информации (Data Center), включающий сервер цифровой обработки и хранения данных, входящей и исходящей информации (Data Base), сервер приложений и прикладных аналитических программ (Application), общедоступный Web-сервер с ведением лицевых счетов потребителей (пользователей); 102 - всемирная система информационных сетей (Internet, Ethernet) для двунаправленной (синхронной) приема-передачи данных и информации; 103 - интуитивно понятный пользовательский интерфейс (User Interface). Прием-передача, ввод и вывод данных и информации, управляющих сигналов (команд) между интеллектуальными счетчиками электрической энергии статическими и потребителями (пользователями) совершается исключительно в инкапсулированном (защищенном) виде. Устройство работает следующим образом:In the figures indicated: 1 - body; 2 - network rectifier (AC / DC); 3 - stabilizer values of the reference voltage supply (DC / DC); 4 - microcontroller power management and initial reset; 5 - backup power supply; 6 - clamping plate connecting circuits of the mains power supply and load; 7, 8, 9 and 10 - measuring elements of voltage and current according to the number of phases and neutral; 11, 12, 13 and 14 - modules for analog processing of input differential signals of voltage and current (AFE); 15, 16, 17 and 18 - modules of operational amplifiers of analogue current signals (PGA) with programmable gain and feedback elements; 19, 20, 21 and 22 - modules of multichannel analog-to-digital converters (ADC) containing integrators, comparators, adders, digital-to-analog converters (DAC) and feedback elements; 23, 24, 25 and 26 - modules for digital processing of input digital streams (DFE); 27, 28, 29 and 30 - decimation modules of digital signals (DB); 31, 32, 33 and 34 - phase compensation modules (PC); 35, 36, 37, and 38 are digital filter modules (DF) containing high-pass filters (HPF), basic frequency filters (FF), low-pass filters (LPF) and harmonic selective filters (HF), 39, 40, 41, and 42 - modules for automatic calibration of digital signals; 43 - digital signal microprocessor (DSP) with address, data and control buses on the core with ARM Cortex-M architecture and programmable digital processing of parametric parameters of the AC circuit, quantitative and qualitative characteristics of power consumption; 44 - module clock reference signals; 45 - module galvanic isolation of digital signals; 46 - module output peripheral interfaces; 47 - module output pulse telemetric signal; 48 - module output pulse test signal; 49 - module metrological non-volatile memory; 50 - module galvanic isolation of digital signals of peripheral interfaces and digital control signals (commands) interprocess communication; 51 - Central microprocessor (CPU) control, applications and applied analytical programs; 52 - module building a clock signal; 53 - module primary clock single time; 54 - autonomous power source for primary clocks of a single time; 55 - synchronization module of the counting logic, 56 - module of the master frequency generator; 57 - module interface electronic reading device; 58 - module for visualization and display of information; 59 - control interface module; 60 - touchpad keyboard; 61 - user touch button; 62 - non-volatile memory interface module with expandable memory; 63 - non-volatile memory module for regular and urgent events; 64 - non-volatile memory module for automatic self-diagnosis of the technical state of the device circuit elements; 65 - module non-volatile memory of communication connections; 66 - module interface additional functions with the possibility of expanding functions; 67 - sensor module for operational monitoring of regular and urgent events; 68 - sensor module for automatic self-diagnosis of the technical state of the elements of the device; 69 - module of temperature, pressure and humidity sensors; 70 - module of external impact sensors; 71 - tamper / interference sensor module; 72 - a module of sensors of technological flow / theft of electrical energy; 73 - gateway module of digital communication interfaces of the network and application layers; 74 - module of the lower level digital communication interface, connecting 75, 76 and 77 - modules of digital wireless technologies for short-range communication with low energy consumption (WPAN, WLAN); 78 -module of the first top-level digital communication interface connecting 79, 80 and 81 - modules of digital wireless long-range communication technologies (WMAN, WWAN, LPWAN); 82 - module of the second digital upper level communication interface, connecting 83 and 84 - modules of digital near contactless communication (NFC) and radio frequency identification (RFID); 85 - a module for an operation indication interface, including 86, 87, 88, and 89 — optical RGB indication LEDs; 90 - differential transformer; 91 - modules for operational monitoring of the state of the alternating current circuit; 92 - modules for sensitive elements; 93 - module power switch differential protection with pole contacts by the number of phases and neutral; 94 - load circuit, 95 - intelligent static electricity meter (Smart meter); 96 - internal (local) information system of the lower level (Local); 97 - devices for digital near contactless communication and radio frequency identification (NFC, RFID); 98 - external (global) information system of the upper level (Global); 99 - base station subsystem (BSS); 100 - network and switching subsystem (NSS); 101 - a center for collecting and processing information (Data Center), including a server for digital processing and storage of data, incoming and outgoing information (Data Base), an application server and applied analytical programs (Application), a publicly accessible Web server with maintaining personal accounts of consumers (users) ); 102 - a global system of information networks (Internet, Ethernet) for bi-directional (synchronous) reception and transmission of data and information; 103 - Intuitive User Interface. Reception, transmission, input and output of data and information, control signals (commands) between intelligent static electricity meters and consumers (users) is performed exclusively in encapsulated (protected) form. The device operates as follows:

В нормальном рабочем режиме полюсные контакты по числу фаз и нейтрали силового ключа 93 дифференциальной защиты замкнуты и цепь 94 нагрузки подключена к цепи сетевого источника питания, о чем свидетельствует визуально наблюдаемый оптический RGB-светодиод индикации 86 красного цвета.In normal operating mode, the pole contacts are closed by the number of phases and neutrals of the differential protection power switch 93 and the load circuit 94 is connected to the mains power supply circuit, as evidenced by the visually observed optical RGB LED indicator 86 of red color.

Дифференциальный трансформатор 90 обеспечивает оперативный мониторинг состояния цепи переменного тока, основанного на интегральной оценке изменений дифференциальных токов и магнитных потоков на входе со стороны цепи сетевого источника питания и на выходе со стороны цепи 94 нагрузки. Первичным преобразователем сигналов защиты является дифференциальный трансформатор 90, первичные обмотки которого по числу фаз и нейтрали подключены на входе со стороны цепи сетевого источника питания и на выходе со стороны цепи 94 нагрузки, а вторичные обмотки через модуль 91 оперативного мониторинга состояния цепи переменного тока и модуль 92 чувствительных элементов, соединены с модулем 93 силового ключа дифференциальной защиты с полюсными контактами по числу фаз и нейтрали, обеспечивающими защитное отключение цепи 94 нагрузки.Differential transformer 90 provides on-line monitoring of the state of the AC circuit, based on an integrated assessment of changes in differential currents and magnetic fluxes at the input from the side of the mains power supply circuit and at the output from the load circuit 94. The primary converter of the protection signals is a differential transformer 90, the primary windings of which are connected by the number of phases and neutrals at the input from the side of the network power supply circuit and at the output from the side of load circuit 94, and the secondary windings through the module 91 for operational monitoring of the state of the AC circuit and module 92 sensitive elements connected to the module 93 of the power switch differential protection with pole contacts by the number of phases and neutrals, providing a protective shutdown of the load circuit 94.

Результаты оперативного мониторинга состояния цепи переменного тока поступают на седьмой вход-выход центрального микропроцессора (CPU) 51 управления, приложений и прикладных аналитических программ, который в соответствии с заданной программой осуществляет их контроль, анализ, обработку, накопление и хранение, а в случае необходимости, формирует управляющий сигнал (команду) на защитное отключение цепи 94 нагрузки.The results of operational monitoring of the state of the AC circuit are received at the seventh input-output of the central microprocessor (CPU) 51 control, applications and applied analytical programs, which in accordance with a given program carries out their control, analysis, processing, accumulation and storage, and, if necessary, generates a control signal (command) for the protective shutdown of the load circuit 94.

Если к токоведущим частям электроприборов (устройств, оборудования) никто не прикасается и отсутствуют повреждения в изоляции проводников, тогда в первичных обмотках по числу фаз и нейтрали на входе и на выходе наводятся равные встречно направленные токи и магнитные потоки, в результате чего токи во вторичных обмотках дифференциального трансформатора 90 будут равны нулю. В случае возникновения короткого замыкания или утечки тока, в первичных обмотках дифференциального трансформатора 90 происходит нарушение баланса токов и магнитных потоков и во вторичных обмотках возникает электрический ток, воздействующий через модуль 91 оперативного мониторинга состояния цепи переменного тока и модуль 92 чувствительных элементов на модуль 93 силового ключа дифференциальной защиты с полюсными контактами по числу фаз и нейтрали, исполняющих защитное отключение цепи 94 нагрузки. Цепь 94 нагрузки отключается от цепи сетевого источника электропитания, о чем свидетельствует визуально наблюдаемый оптический RGB-светодиод индикации 86 желтого цвета. Центральный микропроцессор (CPU) 51 управления, приложений и прикладных аналитических программ анализирует модули 91 оперативного мониторинга состояния цепи переменного тока и после устранения источника короткого замыкания или утечки тока подает сигнал (команду) на восстановление схемы электроснабжения, о чем свидетельствует визуально наблюдаемый оптический RGB-светодиод индикации 86 зеленого цвета. Модуль 91 оперативного мониторинга штатных и срочных событий фиксирует любые изменения характеристик цепи переменного тока, общее число включений и отключений цепи 94 нагрузки, дату, время, период, коды оператора и совершаемых действий.If nobody touches the current-carrying parts of electrical appliances (devices, equipment) and there is no damage to the insulation of the conductors, then equal opposite currents and magnetic fluxes are induced in the primary windings by the number of phases and neutrals at the input and output, resulting in currents in the secondary windings differential transformer 90 will be zero. In the event of a short circuit or current leakage, the balance of currents and magnetic fluxes occurs in the primary windings of the differential transformer 90, and an electric current arises in the secondary windings, which acts through the module 91 for on-line monitoring of the state of the alternating current circuit and the module 92 of sensing elements on the power switch module 93 differential protection with pole contacts by the number of phases and neutral, performing a protective shutdown of the load circuit 94. The load circuit 94 is disconnected from the network circuit of the power supply, as evidenced by the visually observed optical RGB LED indicator 86 yellow. The central microprocessor (CPU) 51 for control, applications, and applied analytical programs analyzes the modules 91 for on-line monitoring of the state of the AC circuit and, after eliminating the source of a short circuit or current leakage, sends a signal (command) to restore the power supply circuit, as evidenced by the visually observed optical RGB LED indications 86 are green. The module 91 for operational monitoring of regular and urgent events records any changes in the characteristics of the alternating current circuit, the total number of switching on and off of the load circuit 94, the date, time, period, operator codes and actions taken.

Периферийные модуль 2 сетевого выпрямителя (AC/DC) и модуль 3 стабилизатора величин опорных напряжений электропитания (DC/DC) обеспечивают основное и многоуровневое электропитание всех электронных компонентов устройства и доступны для внешних цепей (5.0V, 3.3V, 2,5 V, 1.8V и 1.2V). Необходимые уровни электропитания формируют интегрированные регуляторы с низким собственным падением напряжения и опорными источниками электропитания, которые дополнительно буферизируются (преобразуются) в другие уровни электропитания узлов интегральных микросхем. Модуль 4 микроконтроллера управления электропитанием и первоначального сброса обеспечивает задержку включения цифровой части интегральных микросхем до 1 миллисекунды, а в случае падения напряжения электропитания ниже обусловленного уровня, запрещает работу интегральных микросхем. В случаях нарушения электроснабжения от сетевого источника электропитания модуль 4 автоматически подключает модуль 5 резервного источника электропитания на время, необходимое и достаточное для обеспечения электропитанием электронных компонентов штатных и срочных событий, нормального завершения режимов и процессов контроля, учета и анализа, а также коммуникаций для информирования потребителей (пользователей) о случившимся. Сетевой источник электропитания при этом отключен до момента восстановления схемы электроснабжения.The peripheral module 2 of the network rectifier (AC / DC) and module 3 of the stabilizer of the values of the reference voltage supply (DC / DC) provide the main and multi-level power supply for all electronic components of the device and are available for external circuits (5.0V, 3.3V, 2.5 V, 1.8 V and 1.2V). The necessary power levels are formed by integrated regulators with low intrinsic voltage drop and reference power sources, which are additionally buffered (converted) to other power levels of integrated circuit components. The power management and initial reset microcontroller module 4 provides a delay in turning on the digital part of the integrated circuits to 1 millisecond, and in the event of a drop in the supply voltage below a predetermined level, it prohibits the operation of integrated circuits. In cases of power failure from the mains power supply module 4 automatically connects the backup power supply module 5 for the time necessary and sufficient to provide power to the electronic components of regular and urgent events, the normal completion of control and accounting modes and processes, as well as communications to inform consumers (users) about what happened. The mains power supply is turned off while the power supply circuit is being restored.

В нормальном рабочем режиме процесс измерений параметрических показателей цепи переменного тока, количественных и качественных характеристик электропотребления реализуется следующим образом: входные дифференциальные сигналы напряжения и тока, поступающие от интегральных измерительных элементов напряжения и тока, сначала проходят аналоговую обработку, затем оцифровываются и потом обрабатываются методами цифровой обработки сигналов.In the normal operating mode, the process of measuring the parametric parameters of the AC circuit, the quantitative and qualitative characteristics of power consumption is implemented as follows: the input differential voltage and current signals from the integrated voltage and current measuring elements are first processed analogously, then digitized and then processed by digital processing methods signals.

Интегральные измерительные элементы 7, 8, 9 и 10 напряжения и тока по числу фаз и нейтрали выполняют комплексные векторные измерения сверхмалых физических величин всего спектра параметрических сигналов электрической цепи переменного тока, в том числе векторные мгновенные значения частоты (f), напряжения (U) и силы тока (I), а также гармонических составляющих n-ного порядка напряжения (Un) и тока (In). Интеллектуальный счетчик электрической энергии статический поддерживает различные виды интегральных измерительных элементов тока - измерительные трансформаторы, резистивные делители (шунты) и катушки Роговского.Integral measuring elements 7, 8, 9 and 10 of voltage and current according to the number of phases and neutral perform complex vector measurements of the ultra-small physical quantities of the entire spectrum of parametric signals of an alternating current electric circuit, including vector instantaneous values of frequency (f), voltage (U) and current strength (I), as well as harmonic components of the nth order of voltage (Un) and current (In). Static intelligent electric energy meter supports various types of integrated current measuring elements - measuring transformers, resistive dividers (shunts) and Rogowski coils.

С интегральных измерительных элементов 7, 8, 9 и 10 напряжения и тока по числу фаз и нейтрали весь спектр параметрических сигналов подается на входы модулей 11, 12, 13 и 14 аналоговой обработки входных дифференциальных сигналов напряжения и тока (AFE), где сначала происходит выделение основной, апериодической и гармонической составляющих спектра параметрических сигналов с заданной частотой полосы пропускания, подавляются импульсные и высокочастотные помехи, а затем совершается их аналоговая обработка и преобразование входных дифференциальных сигналов в частоту следования импульсов с программируемой коррекцией метрологических характеристик для минимизации погрешности и адаптации к дестабилизирующим факторам. Допустимый диапазон входных дифференциальных сигналов не должен превышать ±300 мВ.From the integral measuring elements 7, 8, 9 and 10 of the voltage and current according to the number of phases and neutral, the entire spectrum of parametric signals is fed to the inputs of the modules 11, 12, 13 and 14 of the analog processing of the input differential voltage and current (AFE) signals, where the selection is first made the main, aperiodic and harmonic components of the spectrum of parametric signals with a given frequency bandwidth, pulse and high-frequency noise are suppressed, and then their analog processing and conversion of input differential ignalov a pulse repetition frequency with a programmable correction metrological characteristics to minimize error and adaptation to destabilizing factors. The permissible range of input differential signals must not exceed ± 300 mV.

Модули 15, 16, 17 и 18 операционных усилителей аналоговых сигналов тока (PGA) с программируемым коэффициентом усиления и элементами обратной связи в диапазоне кратности 1, 2, 4, 8 и 16 соответственно устанавливают допустимые диапазоны входных дифференциальных сигналов ±300, ±150, ±75, ±37,5 или 18,75 мВ. Для снижения программируемых порогов чувствительности мгновенных сверхмалых величин в измерительные каналы напряжения по числу фаз и нейтрали также могут быть дополнительно введены аналогичные модули операционных усилителей аналоговых сигналов напряжения (PGA) с подобными программируемыми коэффициентами усиления и элементами обратной связи (на фиг. 1 показаны пунктиром).Modules 15, 16, 17 and 18 of operational amplifiers of analogue current signals (PGA) with programmable gain and feedback elements in the multiplicity range of 1, 2, 4, 8, and 16 respectively set the acceptable ranges of input differential signals ± 300, ± 150, ± 75, ± 37.5 or 18.75 mV. To reduce the programmable sensitivity thresholds of instantaneous ultra-small quantities in the voltage measuring channels by the number of phases and neutral, analogous modules of operational amplifiers of analog voltage signals (PGA) with similar programmable amplification factors and feedback elements (in Fig. 1 are shown with a dashed line) can also be added.

Обработанные и усиленные аналоговые параметрические сигналы поступают на входы модулей 19, 20, 21 и 22 многоканальных аналогово-цифровых преобразователей (ADC), содержащих интеграторы, компараторы с частотой выборки до 4 МГц, сумматоры, цифро-аналоговые преобразователи (DAC) и элементы обратной связи, где параметрические сигналы напряжения и тока, непрерывно изменяющиеся во времени, преобразуются в эквивалентные значения цифровых кодов.Processed and amplified analog parametric signals are fed to the inputs of modules 19, 20, 21, and 22 of multi-channel analog-to-digital converters (ADC), containing integrators, comparators with a sampling frequency of up to 4 MHz, adders, digital-to-analog converters (DAC), and feedback elements where the parametric voltage and current signals, continuously changing in time, are converted into equivalent values of digital codes.

Оцифрованные параметрические сигналы поступают на входы модулей 23, 24, 25 и 26 цифровой обработки входных цифровых потоков (DFE), где происходит синхронизация по времени входных цифровых потоков параметрических сигналов напряжения и тока.The digitized parametric signals are fed to the inputs of the digital input stream (DFE) digital processing modules 23, 24, 25, and 26, where the input digital streams of the voltage and current parametric signals are synchronized in time.

Синхронизированные по времени цифровые потоки параметрических сигналов напряжения и тока поступают на входы модулей 27, 28, 29 и 30 децимации цифровых сигналов (DB), где происходит уменьшение частоты дискретизации параметрических сигналов напряжения и тока путем прореживания численных значений цифровых сигналов (отсчетов) в фиксированных временных интервалах (стробах) и преобразование входных цифровых потоков с частотой выборки до 4 МГц в цифровые потоки 16, 24 или 32-битных данных с частотой выборки до 8 кГц.Time-synchronized digital streams of parametric voltage and current signals are fed to the inputs of digital signal (DB) decimation modules 27, 28, 29 and 30, where the sampling frequency of the parametric voltage and current signals is reduced by thinning out the numerical values of digital signals (samples) in fixed time intervals (gates) and conversion of input digital streams with a sampling frequency of up to 4 MHz to digital streams of 16, 24 or 32-bit data with a sampling frequency of up to 8 kHz.

Стробированные отсчеты цифровых потоков параметрических сигналов напряжения и тока поступают на входы модулей 31, 32, 33 и 34 фазовой компенсации (PC), где происходит фазирование входных цифровых потоков параметрических сигналов напряжения и тока путем внесения в них фазовых сдвигов для целей минимизации погрешности и стабилизации параметров выходных цифровых потоков параметрических сигналов напряжения и тока.The gated samples of the digital flows of the parametric voltage and current signals are fed to the inputs of the phase compensation modules (PC) 31, 32, 33 and 34, where the input digital flows of the parametric voltage and current signals are phased by introducing phase shifts in them to minimize the error and stabilize the parameters output digital streams of parametric voltage and current signals.

После фазовой компенсации цифровые потоки параметрических сигналов напряжения и тока поступают на входы модулей 35, 36, 37 и 38 цифровых фильтров (DF), содержащих высокочастотные фильтры (HPF), устраняющих постоянную составляющую из входных цифровых потоков параметрических сигналов напряжения и тока, базовые фильтры основной частоты (FF) и низкочастотные фильтры (LPF), обеспечивающие нахождение значений периода момента перехода через ноль, фазовых частотных характеристик, значений активной и реактивной мощностей, а также избирательные фильтры гармонических составляющих (HF), где происходит нахождение значений гармонических составляющих активной и реактивной мощностей.After phase compensation, the digital flows of the parametric voltage and current signals are fed to the inputs of the digital filter modules (DF) 35, 36, 37 and 38, which contain high-frequency filters (HPF), eliminating the constant component from the input digital flows of the parametric voltage and current signals, the basic filters of the main frequency (FF) and low-pass filters (LPF), which provide finding the values of the period of the moment of crossing through zero, phase frequency characteristics, values of active and reactive powers, as well as selective filters ha harmonic components (HF), where the values of the harmonic components of the active and reactive powers are found.

Отфильтрованные данные выходных цифровых потоков параметрических сигналов напряжения и тока поступают на входы модулей 39, 40, 41 и 42 автоматической калибровки цифровых сигналов, которые совокупностью операций оценивают погрешности измерений и устанавливают метрологические характеристики как соотношение между значениями измеренных величин и соответствующими значениями эталонных величин с поправками для измеренных величин.The filtered data of the output digital streams of the parametric voltage and current signals are fed to the inputs of the digital signals automatic calibration modules 39, 40, 41 and 42, which, by a set of operations, evaluate the measurement errors and establish metrological characteristics as the ratio between the values of the measured values and the corresponding values of the reference values, as amended for measured values.

Откалиброванные данные поступают на первый, третий, пятый и седьмой входы цифрового сигнального микропроцессора 43 с шинами адреса, данных и управления, где происходит конечная цифровая обработка потоков параметрических сигналов напряжения и тока и в соответствии с заданной программой алгебраическое вычисление, включая методы цифровой обработки сигналов и векторные методы расчетов интегральных и (или) интервальных параметрических показателей электрической цепи переменного тока, количественных и качественных характеристик электропотребления, включая, но не ограничиваясь:The calibrated data is supplied to the first, third, fifth and seventh inputs of the digital signal microprocessor 43 with address, data, and control buses, where the final digital processing of the flows of parametric voltage and current signals takes place and, in accordance with a given program, algebraic calculation, including methods of digital signal processing and vector methods for calculating integral and (or) interval parametric indicators of an alternating current electric circuit, quantitative and qualitative characteristics of electric consumption, including but not limited to:

а) параметры напряжения (U) - мгновенные и среднеквадратичные (действующие) значения частоты, фазного (линейного) напряжения, симметричных составляющих напряжения, коэффициентов искажения синусоидальности напряжения и n-ной гармонической составляющей напряжения;a) voltage parameters (U) - instantaneous and rms (effective) values of frequency, phase (linear) voltage, symmetrical voltage components, distortion coefficients of the sinusoidal voltage and the nth harmonic component of the voltage;

б) параметры тока (I) -мгновенные и среднеквадратичные (действующие) значения силы тока, симметричных составляющих силы тока, коэффициентов искажения синусоидальности силы тока и n-ной гармонической составляющей силы тока;b) current parameters (I) - instantaneous and root mean square (effective) values of current strength, symmetrical components of current strength, distortion coefficients of the sinusoidality of current strength and nth harmonic component of current strength;

в) параметры углов фазового сдвига (ϕ) - углы фазового сдвига между напряжением и током основной частоты, между симметричными составляющими напряжений и токов, а также между n-ными гармоническими составляющими напряжения и тока;c) the parameters of the phase shift angles (ϕ) are the angles of the phase shift between the voltage and current of the fundamental frequency, between the symmetrical components of the voltages and currents, as well as between the n-th harmonic components of the voltage and current;

г) параметры электрической энергии - мгновенные и среднеквадратичные (действующие) векторные значения активной, реактивной и полной энергии в двух направлениях (прием и отдача), а также энергии потерь;d) parameters of electric energy - instantaneous and rms (effective) vector values of active, reactive and total energy in two directions (reception and return), as well as energy losses;

д) параметры электрической мощности - мгновенные и среднеквадратичные (действующие) векторные значения активной, реактивной и полной мощности в двух направлениях (прием и отдача) активной мощности по обратной и нулевой последовательностям, активной и реактивной мощности n-ных гармонических составляющих;e) electric power parameters - instantaneous and rms (effective) vector values of active, reactive and apparent power in two directions (receiving and returning) active power in reverse and zero sequences, active and reactive power of n-th harmonic components;

е) параметры качества электрической энергии - мгновенные и среднеквадратичные (действующие) значения отклонения частоты (Δf), отрицательного и положительного отклонения напряжения (δU(-), δU(+)) и тока (δI(-), δI(+)), кратковременной и длительной дозы фликера (Pst, PIt), коэффициентов гармонических составляющих напряжения до 50-го порядка (KU(n)) и тока (KI(n)), суммарного коэффициента гармонических составляющих напряжения (KU) и тока (KI), коэффициентов несимметрии напряжений (K2U, K0U) и тока (K2I, K0I) по обратной и нулевой последовательности, кратковременных и длительных прерываний напряжения (ΔtПР), провалов напряжения и длительность провалов напряжения (ΔtП), перенапряжения и длительность перенапряжений (ΔtПH);f) electric energy quality parameters - instantaneous and mean square (effective) values of frequency deviation (Δf), negative and positive voltage deviation (δU (-), δU (+)) and current (δI (-), δI (+)), short-term and long-term doses of flicker (Pst, PIt), harmonic voltage component coefficients up to 50th order (KU (n)) and current (KI (n)), total harmonic voltage component coefficient (KU) and current (KI), coefficients asymmetries of voltages (K2U, K0U) and current (K2I, K0I) in the reverse and zero sequence, short-term and long GOVERNMENTAL voltage interruptions (ΔtPR), voltage dips and voltage dips duration (ΔtP), surge arresters and duration (ΔtPH);

ж) вспомогательные параметры - мгновенные и среднеквадратичные (действующие) значения напряжения и тока, активной мощности в диапазоне частот от 0 до 4 кГц и активной мощности в диапазоне основной частоты от 45 до 65 Гц, значения частоты и периода колебаний цепи переменного тока, момент пересечения синусоидой нуля, фазовую задержку, перенапряжения (SWELL), провалы напряжения (SAG), утечки тока и др.g) auxiliary parameters - instantaneous and rms (effective) values of voltage and current, active power in the frequency range from 0 to 4 kHz and active power in the range of fundamental frequency from 45 to 65 Hz, frequency values and period of oscillation of the alternating current circuit, moment of intersection sinusoidal zero, phase delay, overvoltage (SWELL), voltage dips (SAG), current leakage, etc.

Для автоматической коррекции программируемых метрологических характеристик, минимизации погрешности и адаптации к дестабилизирующим факторам со второго, четвертого, шестого и восьмого управляющих входов-выходов шин адреса, данных и управления цифрового сигнального микропроцессора 43 поступают управляющие сигналы (команды) на соответствующие управляющие входы-выходы модулей 11, 12, 13 и 14 аналоговой обработки входных дифференциальных сигналов напряжения и тока, модулей 15, 16, 17 и 18 операционных усилителей аналоговых сигналов тока с программируемыми коэффициентами усиления и элементами обратной связи, модулей 19, 20, 21 и 22 многоканальных аналогово-цифровых преобразователей, модулей 35, 36, 37 и 38 цифровых фильтров и модулей 39, 40, 41 и 42 автоматической калибровки цифровых сигналов.For the automatic correction of programmable metrological characteristics, minimizing errors and adapting to destabilizing factors, the second, fourth, sixth and eighth control inputs and outputs of the address buses, data and control of the digital signal microprocessor 43 receive control signals (commands) to the corresponding control inputs and outputs of the modules 11 , 12, 13 and 14 of analog processing of input differential voltage and current signals, modules 15, 16, 17 and 18 of operational amplifiers of analog current signals with program ble gains and feedback elements, modules 19, 20, 21 and 22, multichannel analog-to-digital converters, modules 35, 36, 37 and digital filters 38 and modules 39, 40, 41 and 42 automatic calibration of digital signals.

Модуль 44 тактирования опорных сигналов, используя внешний тактовый сигнал, поступающий из модуля 52 построения тактового сигнала и модуля 56 задающего частотного генератора с тактовой частотой до 25 МГц, выполняет основные функции по задержке старта интегральных микросхем после разрешения модуля 4 микроконтроллера управления электропитанием и первоначального сброса для получения плавного запуска и формирования необходимых опорных сигналов (1 кГц, 4 МГц, 8 МГц и 25 МГц) аналоговой и цифровой частей интегральных микросхем.The reference clock clock module 44, using an external clock signal coming from the clock signal generation module 52 and the master frequency generator module 56 with a clock frequency of up to 25 MHz, performs the main functions of delaying the start of integrated circuits after resolving the power control microcontroller module 4 and initial reset for obtaining a smooth start and the formation of the necessary reference signals (1 kHz, 4 MHz, 8 MHz and 25 MHz) of the analog and digital parts of integrated circuits.

Оперативные данные и информация о результатах векторных измерений, аналоговой и цифровой обработки и калибровки (градуировки) цифровых параметрических сигналов, векторных расчетов интегральных и (или) интервальных параметрических показателей электрической цепи переменного тока, количественных и качественных характеристик электропотребления сохраняются во внутренней памяти цифрового сигнального микропроцессора 43 с шинами адреса, данных и управления. Накопленные и сохраненные оперативные данные и информация из внутренней памяти цифрового сигнального процессора 43 с шинами адреса, данных и управления периодически переписывается в модуль 49 метрологической энергонезависимой памяти, предназначенной для длительного хранения метрологических оперативных данных и информации.Operational data and information on the results of vector measurements, analog and digital processing and calibration (calibration) of digital parametric signals, vector calculations of integral and (or) interval parametric indicators of an alternating current electric circuit, quantitative and qualitative characteristics of power consumption are stored in the internal memory of a digital signal microprocessor 43 with address, data and control buses. The accumulated and stored operational data and information from the internal memory of the digital signal processor 43 with address, data, and control buses is periodically rewritten to the metrological non-volatile memory module 49, intended for long-term storage of metrological operational data and information.

Для целей оперативного контроля, первичного и периодических испытаний (поверки) интеллектуального счетчика электрической энергии статического цифровой сигнальный микропроцессор 43 с шинами адреса, данных и управления через модуль 45 гальванической изоляции цифровых сигналов выдает на модуль 46 выходных периферийных интерфейсов, модуль 47 выходного импульсного телеметрического сигнала и модуль 48 выходного импульсного испытательного сигнала оперативные данные и дискретные импульсные сигналы постоянной счетчика, выраженной в числе импульсов на киловатт-час (имп/кВт⋅ч).For the purposes of operational control, initial and periodic testing (verification) of the static static smart energy meter, the digital signal microprocessor 43 with the address, data and control buses through the digital signals galvanic isolation module 45 outputs to the peripheral interface module 46, the pulse telemetry signal output module 47 and module 48 of the output pulse test signal operational data and discrete pulse signals of the constant counter, expressed as imp liters per kilowatt-hour (imp / kW⋅h).

Модуль 46 выходных периферийных интерфейсов обеспечивает организацию связи, приема-передачи данных и информации, сопряжение цифрового сигнального микропроцессора 43 с шинами адреса, данных и управления с другими внешними периферийными цифровыми устройствами.The module 46 of the output peripheral interfaces provides the organization of communication, reception and transmission of data and information, pairing the digital signal microprocessor 43 with the address, data and control buses with other external peripheral digital devices.

Модуль 47 выходного импульсного телеметрического сигнала обеспечивает оперативный контроль и передачу постоянной счетчика на внешние периферийные цифровые устройства. Число дискретных импульсов равно 3600 имп/кВт⋅ч и в нормальном рабочем режиме дублируется на визуально наблюдаемый оптический RGB-светодиод индикации 86 зеленого цвета.The module 47 of the output pulsed telemetric signal provides operational control and transmission of a constant counter to external peripheral digital devices. The number of discrete pulses is 3600 imp / kW⋅h and in normal operating mode is duplicated by a visually observable optical RGB LED indicator 86 of green color.

Модуль 48 выходного импульсного испытательного сигнала используют для первичного и периодических испытаний (поверки) и передачи постоянной счетчика на испытательный (поверочный) стенд. Число дискретных импульсов равно 7200 имп/кВт и в режиме испытания (поверки) дублируется на визуально наблюдаемый оптический RGB-светодиод индикации 86 желтого цвета.The module 48 of the output pulse test signal is used for initial and periodic tests (verification) and the transmission of a constant counter to the test (calibration) stand. The number of discrete pulses is 7200 imp / kW and in the test (verification) mode is duplicated on a visually observed optical RGB LED indicator 86 yellow.

Все интегральные и (или) интервальные параметрические показатели цепи переменного тока, количественные и качественные характеристики электропотребления, а также оперативные данные и информация, хранящиеся в модуле 49 метрологической энергонезависимой памяти, через модуль 50 гальванической изоляции цифровых сигналов периферийных интерфейсов и цифровых управляющих сигналов межпроцессорного взаимодействия поступают на первый вход-выход центрального микропроцессора (CPU) 51 управления, приложений и прикладных аналитических программ.All integral and (or) interval parametric parameters of the AC circuit, quantitative and qualitative characteristics of power consumption, as well as operational data and information stored in module 49 of the metrological non-volatile memory, through the module 50 of galvanic isolation of digital signals of peripheral interfaces and digital control signals of interprocess communication are received on the first input-output of the Central microprocessor (CPU) 51 control, applications and applied analytical programs.

Для целей уменьшения интермодуляционных искажений сигналов, обеспечения когерентности векторных измерений, задания рабочей частоты внутренних тактов и требуемых дискретных управляющих сигналов в заданные элементы схемы второй и третий входы-выходы центрального микропроцессора (CPU) 51 управления, приложений и прикладных аналитических программ соединены с модулем 52 построения тактового сигнала, модулем 53 первичных часов единого времени и автономным источником 54 электропитания первичных часов единого времени, модулем 55 синхронизации счетной логики и модулем 56 задающего частотного генератора, которые также служат образцами для всех устройств, средств, процессов, задач и решений дистанционного применения.In order to reduce intermodulation distortion of signals, ensure the coherence of vector measurements, set the operating frequency of internal clocks and the required discrete control signals to the specified circuit elements, the second and third inputs and outputs of the central control microprocessor (CPU) 51 are connected to the building module 52 a clock signal, by a module 53 of the primary clock of a single time and an autonomous source of 54 power supply of the primary clock of a single time, by a module 55 of synchronization with even logic and module 56 of the master frequency generator, which also serve as samples for all devices, means, processes, tasks and solutions of remote use.

Визуализацию оперативных и архивных метрологических данных и информации в принятых единицах измерения, иной цифробуквенной и (или) графической информации, хранящейся в запоминающем устройстве интеллектуального счетчика электрической энергии статического, обеспечивают модуль 57 интерфейса электронного отсчетного устройства и модуль 58 визуализации и отображения информации (дисплей).Visualization of operational and archival metrological data and information in the accepted units of measurement, other alphanumeric and (or) graphic information stored in the storage device of the smart counter of static electric energy is provided by the electronic reading device interface module 57 and the information visualization and display module 58 (display).

Модуль 59 интерфейса управления, сенсорная панель 60 клавиатуры и 61 сенсорная кнопка пользователя позволяют потребителю (пользователю) в нормальном рабочем режиме вводить (заносить) и (или) выводить (извлекать) оперативные и архивные данные и информацию и (или) дискретные управляющие сигналы.The control interface module 59, the keyboard touch panel 60 and 61 user touch buttons allow the consumer (user) to enter (enter) and (or) output (retrieve) operational and archive data and information and (or) discrete control signals in normal operating mode.

Все накопленные и сохраненные во внутренней памяти центрального микропроцессора 51 управления, приложений и прикладных аналитических программ оперативные и архивные данные и информация через модуль 62 интерфейса энергонезависимых запоминающих устройств с возможностью расширения памяти периодически переписываются в соответствующие по назначению модуль 63 энергонезависимой памяти штатных и срочных событий, модуль 64 энергонезависимой памяти автоматической самодиагностики технического состояния элементов схемы устройства и модуль 65 энергонезависимой памяти коммуникационных соединений с произвольным доступом, предназначенных для длительного хранения оперативных данных и информации.All operative and archived data and information accumulated and stored in the internal memory of the central control microprocessor 51, applications and applied analytical programs and information via the non-volatile memory device interface module 62 with the possibility of expanding memory are periodically rewritten into the non-volatile memory module 63 of regular and urgent events, module 64 non-volatile memory automatic self-diagnosis of the technical condition of the circuit elements of the device and module 65 nergonezavisimoy memory communication connections with the random access, intended for long-term storage of operational data and information.

Оперативный комплексный мониторинг штатных и срочных событий, автоматическую самодиагностику технического состояния всех элементов устройства, управление и регулирование комплексных векторных измерений, автоматическую коррекцию программируемых метрологических характеристик для минимизации погрешности и адаптации к дестабилизирующим факторам обеспечивает модуль 66 интерфейса дополнительных функций с возможностью расширения функций включая, но не ограничиваясь модулем 67 датчиков штатных и срочных событий, модулем 68 датчиков автоматической самодиагностики технического состояния элементов устройства, модулем 69 датчиков температуры, давления, влажности, модулем 70 датчиков внешнего воздействия, модулем 71 датчиков вскрытия и (или) вмешательства, модулем 72 датчиков технологического расхода и (или) хищения электрической энергии, а также дискретных сигналов (команд) управления и регулирования, формируемых центральным микропроцессором (CPU) 51 управления, приложений и прикладных аналитических программ.Operational comprehensive monitoring of regular and urgent events, automatic self-diagnosis of the technical condition of all device elements, control and regulation of complex vector measurements, automatic correction of programmable metrological characteristics to minimize errors and adapt to destabilizing factors provides the module 66 interface additional functions with the ability to expand functions including, but not limited to module 67 sensors of regular and urgent events, module 68 sensors of cars self-diagnostics of the technical condition of the device elements, module 69 of temperature, pressure, humidity sensors, module 70 of external impact sensors, module 71 of tamper and / or interference sensors, module 72 of sensors for technological consumption and (or) theft of electrical energy, as well as discrete signals ( commands) control and regulation generated by the Central microprocessor (CPU) 51 controls, applications and applied analytical programs.

Информационный обмен между центральным микропроцессором (CPU) 51 управления, приложений и прикладных аналитических программ и модулями 74, 78 и 82 цифровых коммуникационных интерфейсов нижнего и верхнего уровней обеспечивает модуль 73 шлюза цифровых коммуникационных интерфейсов сетевого и прикладного уровней.The information exchange between the central control microprocessor (CPU) 51, applications and applied analytical programs and the modules 74, 78 and 82 of the digital communication interfaces of the lower and upper levels provides the module 73 gateway digital communication interfaces of the network and application levels.

Модуль 74 цифровых коммуникационных интерфейсов нижнего уровня обеспечивает оперативное коммуникационное взаимодействие с модулями 75, 76 и 77 цифровых беспроводных технологий связи ближнего радиуса действия с низким энергопотреблением (WPAN, WLAN, LPWAN) включая, но не ограничиваясь BluetoothLE, ANT, ZigBee, PassiveWi-Fiи LoRa, и с заданной типологией беспроводных типовых сетей, организует внутреннюю (локальную) информационную систему управления и регулирования, приема-передачи оперативных и архивных данных и информации, которая обеспечивает фильтрацию информационных пакетов (входящих в сеть и исходящих из сети), оперативное прохождение информационных пакетов определенных форматов между интеллектуальным счетчиком электрической энергии статическим и различными оконечными устройствами, включая счетчики, датчики, сенсоры и детекторы по видам энергоресурсов, движения, положения и совершаемых действий, а также иных технических средств, в том числе, регистрации на физическом уровне высокоинформативных признаков и сигналов дезагрегации (распознавания образов) электроприборов (устройств, оборудования), включенных в электрическую цепь переменного тока и с использованием двунаправленных (синхронных) цифровых каналов беспроводных технологий связи и открытых стандартизированных протоколов информационного обмена.The low-level digital communication interface module 74 provides operational communication with low-power, short-range digital wireless communication technology modules 75, 76, and 77 (WPAN, WLAN, LPWAN) including, but not limited to BluetoothLE, ANT, ZigBee, PassiveWi-Fi, and LoRa , and with a given typology of wireless typical networks, it organizes an internal (local) information system for managing and regulating, receiving and transmitting operational and archive data and information, which provides information filtering packages (entering the network and leaving the network), the rapid passage of information packets of certain formats between the smart electric energy meter static and various terminal devices, including meters, sensors, sensors and detectors according to the types of energy, movement, position and actions performed, as well as other technical means, including registration at the physical level of highly informative signs and signals of disaggregation (pattern recognition) of electrical appliances (devices, equipment ), included in the AC electric circuit and using bidirectional (synchronous) digital channels of wireless communication technologies and open standardized communication protocols.

Модуль 78 первого цифрового коммуникационного интерфейса верхнего уровня обеспечивает оперативное коммуникационное взаимодействие с модулями 79, 80 и 81 цифровых беспроводных технологий связи дальнего радиуса действия (WMAN, WWAN, LPWAN) включая, но не ограничиваясь, LoRa и GSM стандартов GPRS/EDGE/LTE/NB-IoT с незаменяемой встроенной e-SIM (embeddedSIM) в виде микросхемы, впаянной на монтажную плату при изготовлении и с заданной типологией беспроводных сетей организует внешнюю (глобальную) информационную систему управления и регулирования, приема-передачи оперативных и архивных данных и информации, которая обеспечивает фильтрацию информационных пакетов (входящих в сеть и исходящих из сети), оперативное прохождение информационных пакетов определенных форматов между интеллектуальным счетчиком электрической энергии статическим и смежными информационно-вычислительными комплексами высшего уровня для средств, процессов, задач и решений автоматизированных информационно-измерительных систем контроля и учета энергоресурсов (АИИС КУЭ) с использованием двунаправленных (синхронных) цифровых каналов беспроводной технологии связи и открытых стандартизированных протоколов информационного обмена.Module 78 of the first top-level digital communication interface provides operational communication with modules 79, 80 and 81 of digital long-range wireless communication technologies (WMAN, WWAN, LPWAN) including, but not limited to, LoRa and GSM standards GPRS / EDGE / LTE / NB -IoT with an irreplaceable built-in e-SIM (embeddedSIM) in the form of a chip soldered to a circuit board during manufacture and with a given typology of wireless networks organizes an external (global) information system for controlling and regulating, receiving and transmitting operatively data and archival data and information that provides filtering of information packets (entering the network and leaving the network), the rapid passage of information packets of certain formats between the intelligent static electricity meter and related top-level information and computing systems for tools, processes, tasks and solutions automated information and measuring systems for monitoring and accounting of energy resources (AIIS KUE) using bidirectional (synchronous) digital channels b sprovodnoy communication technologies and open standardized protocols for information exchange.

Модуль 82 второго цифрового коммуникационного интерфейса верхнего уровня обеспечивает оперативное коммуникационное взаимодействие с модулями 83 цифровой ближней бесконтактной связи (NFC) и 84 радиочастотной идентификации (RFID) которые предоставляют дополнительные возможности обмена информационными пакетами между интеллектуальным счетчиком электрической энергии статическим и цифровыми мобильными устройствами потребителей (пользователей). Указанные технологии объединяют интерфейсы бесконтактной карты и считывателя стандарта ISO 14443, поддерживает связь с подобными устройствами и совместима с существующей инфраструктурой платежных систем, а также обеспечивает администрирование персонала производителей электрической энергии, сетевых компаний, поставщиков энергоресурсов и коммунальных услуг.The module 82 of the second top-level digital communication interface provides operational communication with the modules 83 of digital near proximity contact (NFC) and 84 radio frequency identification (RFID) which provide additional opportunities for the exchange of information packets between the smart electric energy meter static and digital mobile devices of consumers (users) . These technologies combine the interfaces of a contactless card and a reader standard ISO 14443, communicates with similar devices and is compatible with the existing infrastructure of payment systems, and also provides administration of personnel for electric power producers, grid companies, energy suppliers and utilities.

Прием-передача всех информационных пакетов, дискретных сигналов (команд) управления и регулирования, оперативных и архивных данных и информации, хранящихся в соответствующих по назначению модулях энергонезависимой памяти интеллектуального счетчика электрической энергии, с использованием двунаправленных (синхронных) цифровых каналов беспроводных технологий связи и открытых стандартизированных протоколов информационного обмена во внешней (глобальной) информационной системе совершается исключительно в инкапсулированном (защищенном) виде на смежный информационно-вычислительный комплекс высшего уровня для средств, процессов, задач и решений автоматизированных информационно-измерительных систем контроля и учета энергоресурсов (АИИС КУЭ).Reception and transmission of all information packets, discrete control and regulation signals (commands), operational and archive data and information stored in the corresponding non-volatile memory modules of the smart electric energy meter, using bi-directional (synchronous) digital channels of wireless communication technology and open standardized information exchange protocols in an external (global) information system is performed exclusively in encapsulated (securely m) a view of the adjacent information and computer complex of the highest level for means, processes, tasks and solutions of automated information and measuring systems for monitoring and accounting of energy resources (AIIS KUE).

В нормальном рабочем режиме через модуль 85 интерфейса индикации функционирования на визуально наблюдаемые оптические RGB-светодиоды индикации 86, 87, 88 и 89 дублируются запрограммированные штатные и срочные события, а также рабочие режимы и процессы функционирования интеллектуального счетчика электрической энергии статического.In normal operating mode, through the module 85 of the operation indication interface, the programmed regular and urgent events, as well as the operating modes and functioning processes of the smart static electricity counter, are duplicated to visually observable optical RGB LEDs 86, 87, 88 and 89.

Программно-аппаратные средства интеллектуального счетчика электрической энергии статического представляют собой готовые (обновляемые) программные продукты для средств, процессов, задач и решений, которые поддерживают:The software and hardware of the intelligent static electric energy meter are ready-made (updated) software products for tools, processes, tasks and solutions that support:

а) большой спектр цифровых интерфейсов интеллектуальных технических средств, измерительных приборов и оконечных устройств, включая счетчики, датчики, сенсоры и детекторы по видам энергоресурсов, движения, положения и совершаемых действий, а также иных интеллектуальных технических средств;a) a wide range of digital interfaces of intelligent technical means, measuring instruments and terminal devices, including counters, sensors, sensors and detectors according to the types of energy resources, movement, position and actions performed, as well as other intelligent technical means;

б) дистанционный (удаленный) массовый сбор данных и информации с интеллектуальных технических средств, измерительных приборов и оконечных устройств, включая счетчики, датчики, сенсоры и детекторы по видам энергоресурсов, движения, положения и совершаемых действий;b) remote (remote) mass collection of data and information from intelligent technical means, measuring instruments and terminal devices, including counters, sensors, sensors and detectors according to the types of energy resources, movement, position and actions performed;

в) прием-передачу дискретных сигналов управления и регулирования интеллектуальных технических средств, измерительных приборов и различных локальных оконечных устройств, включая счетчики, датчики, сенсоры и детекторы по видам энергоресурсов, движения, положения и совершаемых действий;c) reception and transmission of discrete control and regulation signals of intelligent technical means, measuring instruments and various local terminal devices, including counters, sensors, sensors and detectors according to the types of energy resources, movement, position and actions performed;

г) «online сервис» - массовый сбор данных и информации с интеллектуальных технических средств, измерительных приборов и различных локальных оконечных устройств, включая счетчики, датчики, сенсоры и детекторы по видам энергоресурсов, движения, положения и совершаемых действий, в режиме реального времени;d) “online service” - a massive collection of data and information from intelligent hardware, measuring instruments and various local terminal devices, including meters, sensors, sensors and detectors by type of energy, movement, position and actions performed, in real time;

д) «облачную инфраструктуру» - для визуализации функционирования интеллектуальных технических средств, измерительных приборов и различных локальных оконечных устройств, включая счетчики, датчики, сенсоры и детекторы по видам энергоресурсов, движения, положения и совершаемых действий, где базовый набор функций предоставляется потребителям (пользователям) абсолютно бесплатно, сервис доступен в сети Интернет в любое время из любой точки мира;e) “cloud infrastructure” - to visualize the functioning of intelligent hardware, measuring instruments and various local terminal devices, including meters, sensors, sensors and detectors by type of energy, movement, position and actions, where a basic set of functions is provided to consumers (users) absolutely free, the service is available on the Internet at any time from anywhere in the world;

е) «мобильные приложения для iOS и Android» - предоставляется потребителям (пользователям) абсолютно бесплатно, сервис доступен на смартфонах и планшетах в любое время из любой точки мира;f) “mobile applications for iOS and Android” - provided to consumers (users) absolutely free of charge, the service is available on smartphones and tablets at any time from anywhere in the world;

ж) открытые стандартизированные протоколы обмена данными и актуализацию новых модификаций протоколов;g) open standardized data exchange protocols and updating of new protocol modifications;

з) статистику и аналитику использования различных видов энергоресурсов, энергоносителей и коммунальных услуг в режиме реального времени, расчет технологических расходов (потерь), формирование энергетических и ресурсных балансов, а также прогнозирование планового потребления на перспективу;h) statistics and analysis of the use of various types of energy resources, energy carriers and utilities in real time, the calculation of technological costs (losses), the formation of energy and resource balances, as well as forecasting planned consumption for the future;

и) оперативные и архивные данные и информацию контроля показателей качества электрической энергии, других видов энергоресурсов и коммунальных услуг;i) operational and archival data and information on monitoring indicators of the quality of electric energy, other types of energy and utilities;

к) оперативные и архивные данные и информацию штатных и срочных событий, протоколов технологических режимов, уведомление о внерегламентных событиях, внештатных или аварийных ситуациях;j) operational and archival data and information on regular and urgent events, protocols of technological regimes, notification of non-regulatory events, emergency or emergency situations;

л) комплексные решения «под ключ» - железо, программное и аппаратное обеспечение от одного производителя;k) turnkey integrated solutions - hardware, software and hardware from one manufacturer;

м) регистрацию и сертификацию программно-аппаратных средств ИВК ВУ, регистрацию и сертификацию типа АИИС КУЭ;l) registration and certification of software and hardware of the IVK VU, registration and certification of type AIIS KUE;

н) добавление новых типов, марок и моделей интеллектуальных технических средств, измерительных приборов, различных локальных оконечных устройств, включая счетчики, датчики, сенсоры и детекторы по видам энергоресурсов, движения, положения и совершаемых действий, цифровых средств и каналов беспроводных технологий связи, техническая поддержка и обновление программного и аппаратного обеспечения;m) the addition of new types, brands and models of intelligent hardware, measuring instruments, various local terminal devices, including meters, sensors, sensors and detectors according to the types of energy resources, movement, position and actions performed, digital means and channels of wireless communication technologies, technical support and software and hardware updates;

о) интеграцию со смежными информационными системами производителей энергоресурсов, сетевых компаний, поставщиков энергоресурсов и коммунальных услуг, жилищными организациями, государственными контролирующими и надзорными органами, предоставление авторизованного доступа, передача показаний и специализированных отчетов;n) integration with related information systems of energy producers, grid companies, suppliers of energy resources and utilities, housing organizations, state regulatory and supervisory authorities, provision of authorized access, transmission of testimonies and specialized reports;

п) распределенную кластерную архитектуру серверов «облачной инфраструктуры» с репликацией данных (надежность, резервирование), отсутствие расходов потребителей (пользователей) на установку, обслуживание серверов и лицензионных платежей за использование системы управления базами данных;o) the distributed cluster architecture of the “cloud infrastructure” servers with data replication (reliability, redundancy), the absence of consumer (user) expenses for installation, server maintenance and license fees for using the database management system;

р) неограниченный потенциал расширения на программном уровне функциональных возможностей под уникальные специализированные требования потребителей (пользователей).p) unlimited potential for expanding at the software level the functionality for the unique specialized requirements of consumers (users).

Для работы с внешней (глобальной) информационной системой в интеллектуальных счетчиках электрической энергии статических используется включая, но не ограничиваясь стандартизированный OASIS упрощенный сетевой протокол MQTT (MessageQueueTelemetryTransport). Протокол функционирует поверх TCP/IP и используется для обмена сообщениями между устройствами по принципу «издатель-подписчик» (publisher-subscriber), в котором отправители сообщений - издатели (publishers) напрямую не привязаны программным кодом отправки сообщений к подписчикам (subscribers).To work with an external (global) information system in intelligent static electric energy meters, the simplified network protocol MQTT (MessageQueueTelemetryTransport) is used including, but not limited to, the standardized OASIS. The protocol runs on top of TCP / IP and is used for exchanging messages between devices using the publisher-subscriber principle, in which message senders - publishers are not directly bound by the program code to send messages to subscribers.

Все сообщения делятся на один или несколько классов сообщений, которые абстрагированы от конкретных издателей и не содержат сведений о своих подписчиках. Модель «издатель-подписчик», как расширенный шаблон «наблюдатель», дополнительно содержит канал событий (eventchannel), специально предназначенный для оповещения о штатных и срочных событиях. Он содержится в событийно-ориентированном слое программных средств крупных информационных систем, которые поддерживают в своем API модель «издатель-подписчик» и близкую ему концепцию «очередь сообщений», что обеспечивает большую масштабируемость и более динамичную топологию сети. В отличии от сетевого протокола Modbus, сегодня обеспечивающего связь между устройствами, расположенными неподалеку друг от друга, MQTT обладает значительно большими возможностями и поддерживает работу не только в локальных сетях, но и в Интернете. Используя MQTT можно организовать обмен сообщениям между «вещами» в глобальных масштабах.All messages are divided into one or more message classes that are abstracted from specific publishers and do not contain information about their subscribers. The “publisher-subscriber” model, as an extended “observer” template, additionally contains an event channel (eventchannel), specially designed to notify regular and urgent events. It is contained in an event-oriented layer of software tools of large information systems that support the publisher-subscriber model and the concept of message queue, which is close to it, which provides greater scalability and a more dynamic network topology. Unlike the Modbus network protocol, which today provides communication between devices located nearby from each other, MQTT has much greater capabilities and supports work not only on local networks, but also on the Internet. Using MQTT, you can organize messaging between “things” on a global scale.

Преимущества сетевого протокола MQTT:Advantages of the MQTT Network Protocol:

а) несложен в использовании и представляет собой программный блок без лишней функциональности, который может быть легко встроен в любую сложную интеллектуальную систему;a) simple to use and is a software unit without unnecessary functionality, which can be easily integrated into any complex intelligent system;

б) шаблон «издатель-подписчик» подходит для большинства решений интеллектуальных технических средств, измерительных приборов, различных локальных оконечных устройств, включая счетчики, датчики, сенсоры и детекторы по видам энергоресурсов, движения, положения и совершаемых действий, предоставляет возможность устройствам автономно выходить на связь и публиковать сообщения, которые не были заранее известны или предопределены;b) the publisher-subscriber template is suitable for most solutions of intelligent technical means, measuring instruments, various local terminal devices, including counters, sensors, sensors and detectors according to the types of energy resources, movement, position and actions performed, and allows devices to communicate independently and publish messages that were not previously known or predetermined;

в) несложен в администрировании;c) easy to administer;

г) понижена нагрузка на канал связи;d) reduced load on the communication channel;

д) функционирование в условиях нестабильных каналов связи и иных проблем на линии;e) functioning in conditions of unstable communication channels and other problems on the line;

е) никаких ограничений на форматы передаваемых данных.e) no restrictions on the formats of the transmitted data.

Кроме того, в заявленном изобретении реализована программируемая функция оперативного контроля уровня потребляемой мощности с возможностью вручную по запросу потребителя (пользователя) либо автоматически (по воздуху) дистанционно ограничивать (отключать) процесс электроснабжения, в том числе, с использованием заданных лимитов регулирующих ступеней мощности, например, 500 Вт; 1500 Вт; 3000 Вт; 5000 Вт; 10000 Вт; 15000 Вт в жилых и нежилых помещениях жилищного сектора и 1500 Вт; 3000 Вт; 5000 Вт; 10000 Вт; 20000 Вт; 30000 Вт; 40000 Вт и 50000 Вт в жилых, нежилых и бытовых помещениях общественных и административных зданий, предприятий промышленности, среднего и малого предпринимательства.In addition, the claimed invention implements a programmable function for the operational control of the level of power consumption with the ability to manually, at the request of the consumer (user), or automatically (by air) remotely limit (turn off) the power supply process, including using predetermined limits of the regulating power levels, for example , 500 watts; 1500 watts 3000 W; 5000 watts 10,000 watts; 15,000 watts in residential and non-residential premises of the housing sector and 1,500 watts; 3000 W; 5000 watts 10,000 watts; 20,000 W; 30000 W; 40,000 W and 50,000 W in residential, non-residential and residential premises of public and administrative buildings, industrial enterprises, medium and small enterprises.

Благодаря ряду нововведений и улучшений предлагаемый интеллектуальный счетчик электрической энергии статический превосходит существующие аналоги по целому ряду показателей:Thanks to a number of innovations and improvements, the proposed intelligent static electric energy meter surpasses existing analogues in a number of indicators:

а) высокая точность измерений 0,1% при динамическом диапазоне 1:5000;a) high measurement accuracy of 0.1% with a dynamic range of 1: 5000;

б) широкая полоса пропускания с частотой выборки до 4 МГц;b) a wide passband with a sampling frequency of up to 4 MHz;

в) число измерительных каналов достигает восьми, по четыре канала для напряжения и тока;c) the number of measuring channels reaches eight, four channels each for voltage and current;

г) поддержка различных измерительных элементов тока (трансформаторы тока, резистивные делители (шунты), катушки Роговского);d) support for various current measuring elements (current transformers, resistive dividers (shunts), Rogowski coils);

д) измерение мгновенных и среднеквадратичных (действующих) значений частоты, напряжений и токов, активной и реактивной энергии, активной, реактивной и полной мощности;e) measurement of instantaneous and mean square (effective) values of frequency, voltages and currents, active and reactive energy, active, reactive and apparent power;

е) установление показателей качества электрической энергии, в том числе, перенапряжений, провалов напряжений, токовых перегрузок и утечек тока;f) the establishment of indicators of the quality of electric energy, including overvoltages, voltage dips, current overloads and current leaks;

ж) наличие интерфейса SPI, обеспечивающего двунаправленную приемопередачу данных, синхронизированных с тактовым (опорным) сигналом;g) the presence of the SPI interface, which provides bi-directional data transmission synchronized with the clock (reference) signal;

з) наличие интерфейса UART, обеспечивающего двунаправленный прием-передачу данных с использованием метода преобразования универсального асинхронного приема-передатчика;h) the presence of a UART interface that provides bidirectional data reception-transmission using the universal asynchronous reception-transmitter conversion method;

и) наличие интерфейса USB «UniversalSerialBus», обеспечивающего двунаправленный обмен данными и электропитание периферийных цифровых устройств, сетевая архитектура которого позволяет к одному разъему подключать большое число периферийных цифровых устройств;i) the presence of the USB interface "UniversalSerialBus", which provides bidirectional data exchange and power supply to peripheral digital devices, the network architecture of which allows connecting a large number of peripheral digital devices to one connector;

к) по одному из интерфейсов SPI/UART/USB обеспечивается организация связи, приема-передачи данных и информации, внешнее соединение, простое, надежное и высокоскоростное сопряжение цифрового сигнального микропроцессора (DSP) с шинами адреса, данных и управления 43, центрального микропроцессора (CPU) управления, приложений и прикладных аналитических программ 51 с другими внешними периферийными цифровыми устройствами.j) one of the SPI / UART / USB interfaces provides the organization of communication, reception and transmission of data and information, an external connection, simple, reliable and high-speed pairing of a digital signal microprocessor (DSP) with address, data and control buses 43, and a central microprocessor (CPU) ) control, applications and applied analytical programs 51 with other external peripheral digital devices.

Заявителем были изготовлены и успешно испытаны опытные образцы предлагаемого интеллектуального счетчика электрической энергии статического.The applicant has made and successfully tested prototypes of the proposed intelligent static electricity meter.

Раскрытый выше конкретный пример приведен для целей иллюстрирования и описания. Его не следует толковать как исчерпывающий или ограничивающий техническое решение. Возможны разнообразные модификации и изменения, следующие из раскрытой в настоящем описании идеи технического решения. Объем защиты определен прилагаемой формулой изобретения.The specific example disclosed above is provided for purposes of illustration and description. It should not be construed as an exhaustive or limiting technical solution. Various modifications and changes are possible, resulting from the idea of a technical solution disclosed in the present description. The scope of protection is defined by the attached claims.

Claims (1)

Интеллектуальный счетчик электрической энергии статический, содержащий корпус, зажимную плату присоединений цепи сетевого источника электропитания и цепи нагрузки, измерительные элементы напряжения и тока, цифровой сигнальный микропроцессор, модуль тактирования опорных сигналов, модуль метрологической энергонезависимой памяти, модуль построения тактового сигнала, модуль первичных часов единого времени, автономный источник электропитания, дифференциальный трансформатор, модуль мониторинга состояния цепи переменного тока, модуль чувствительных элементов, модуль силового ключа дифференциальной защиты с полюсными контактами по числу фаз и нейтрали, отличающийся тем, что в него введены сетевой выпрямитель, входы которого по числу фаз и нейтрали соединены с цепью сетевого источника электропитания, а выходы соединены с входами модуля стабилизатора величин опорных напряжений электропитания, первый, второй, третий, четвертый и пятый выходы которого соединены с соответствующими шинами по уровням опорных напряжений электропитания элементов схемы устройства, вход-выход модуля стабилизатора величин опорных напряжений электропитания соединен с первым входом-выходом модуля микроконтроллера управления электропитанием и первоначального сброса, второй вход-выход которого соединен с входом-выходом модуля резервного источника электропитания, выходы измерительных элементов напряжения и тока по числу фаз и нейтрали соединены соответственно с сигнальными входами модулей аналоговой обработки входных дифференциальных сигналов напряжения и тока, первые выходы которых соединены соответственно с первыми сигнальными входами модулей многоканальных аналогово-цифровых преобразователей, а вторые выходы соединены с первыми сигнальными входами модулей операционных усилителей аналоговых сигналов тока с программируемыми коэффициентами усиления и элементами обратной связи, вторые выходы которых соединены с вторыми сигнальными входам модулей многоканальных аналогово-цифровых преобразователей, выходы которых соединены с сигнальными входами модулей цифровой обработки входных цифровых потоков, выходы которых соединены с сигнальными входами модулей децимации цифровых сигналов, выходы которых соединены с сигнальными входами модулей фазовой компенсации, выходы которых соединены с сигнальными входами модулей цифровых фильтров, выходы которых соединены с сигнальными входами модулей автоматической калибровки цифровых сигналов, выходы которых соединены соответственно с первым, третьим, пятым и седьмым сигнальными входами цифрового сигнального микропроцессора, второй, четвертый, шестой и восьмой управляющие входы-выходы шин адреса, данных и управления которого соединены с соответствующими управляющими входами-выходами модулей аналоговой обработки входных дифференциальных сигналов напряжения и тока, модулей операционных усилителей аналоговых сигналов тока с программируемыми коэффициентами усиления и элементами обратной связи, модулей многоканальных аналогово-цифровых преобразователей, модулей цифровых фильтров и модулей автоматической калибровки цифровых сигналов, девятый вход-выход цифрового сигнального микропроцессора соединен с входами-выходами модуля тактирования опорных сигналов, десятый вход-выход цифрового сигнального микропроцессора соединен с первым входом-выходом модуля гальванической изоляции цифровых сигналов, второй, третий и четвертый входы-выходы которого соединены соответственно с входами-выходами модуля выходных периферийных интерфейсов, модуля выходных импульсных телеметрических сигналов и модуля выходных импульсных испытательных сигналов, одиннадцатый вход-выход цифрового сигнального микропроцессора соединен с входом-выходом периферийного модуля метрологической энергонезависимой памяти, двенадцатый вход-выход цифрового сигнального микропроцессора соединен с первым входом-выходом модуля построения тактового сигнала, второй вход-выход которого соединен с первым входом-выходом модуля первичных часов единого времени, второй вход-выход которого соединен с входом-выходом автономного источника электропитания, тринадцатый вход-выход цифрового сигнального микропроцессора соединен с первым входом-выходом периферийного модуля гальванической изоляции цифровых сигналов периферийных интерфейсов и цифровых управляющих сигналов межпроцессорного взаимодействия, второй вход-выход которого соединен с первым входом-выходом центрального микропроцессора управления, приложений и прикладных аналитических программ, второй вход-выход которого соединен с третьим входом-выходом модуля построения тактового сигнала, третий вход-выход центрального микропроцессора управления, приложений и прикладных аналитических программ соединен с первым входом-выходом модуля синхронизации счетной логики, второй вход-выход которого соединен с первым входом-выходом модуля задающего частотного генератора, второй вход-выход которого соединен с третьим входом-выходом первичных часов единого времени, четвертый выход центрального микропроцессора управления, приложений и прикладных аналитических программ соединен с входом модуля интерфейса электронного отсчетного устройства, выход которого соединен с входом модуля визуализации и отображения информации, пятый вход центрального микропроцессора управления, приложений и прикладных аналитических программ соединен с выходом модуля интерфейса управления, входы которого соединены с выходами сенсорной панели клавиатуры и сенсорной кнопки пользователя, шестой вход-выход центрального микропроцессора управления, приложений и прикладных аналитических программ соединен с первым входом-выходом модуля интерфейса энергонезависимых запоминающих устройств, второй, третий и четвертый входы-выходы которого соединены соответственно с модулем энергонезависимой памяти штатных и срочных событий, модулем энергонезависимой памяти автоматической самодиагностики технического состояния элементов схемы устройства и модулем энергонезависимой памяти коммуникационных соединений, седьмой управляющий вход-выход центрального микропроцессора управления, приложений и прикладных аналитических программ соединен с управляющим входом-выходом модуля силового ключа дифференциальной защиты с полюсными контактами по числу фаз и нейтрали, исполнительные элементы которого коммутируют цепь нагрузки, вход дифференциального трансформатора по числу фаз и нейтрали соединен соответственно с выходом со стороны цепи сетевого источника электропитания и выходом со стороны цепи нагрузки, выход дифференциального трансформатора соединен с сигнальным входом модуля оперативного мониторинга состояния цепи переменного тока, выход которого соединен с сигнальным входом модуля чувствительных элементов, выход которого соединен с сигнальным входом модуля силового ключа дифференциальной защиты с полюсными контактами по числу фаз и нейтрали, восьмой вход-выход центрального микропроцессора управления, приложений и прикладных аналитических программ соединен с первым входом-выходом модуля интерфейса дополнительных функций, второй, третий, четвертый, пятый, шестой и седьмой входы-выходы которого соединены соответственно с модулем датчиков штатных и срочных событий, модулем датчиков автоматической самодиагностики технического состояния элементов устройства, модулем датчиков температуры, давления, влажности, модулем датчиков внешнего воздействия, модулем датчиков вскрытия/вмешательства, модулем датчиков технологического расхода/хищения электрической энергии, девятый вход-выход центрального микропроцессора управления, приложений и прикладных аналитических программ соединен с первым входом-выходом периферийного модуля шлюза цифровых коммуникационных интерфейсов сетевого и прикладного уровней, второй вход-выход которого соединен с первым входом-выходом модуля цифрового коммуникационного интерфейса нижнего уровня, второй, третий и четвертый входы-выходы которого соединены соответственно с модулями цифровых беспроводных технологий связи ближнего радиуса действия с низким энергопотреблением, третий вход-выход периферийного модуля шлюза цифровых коммуникационных интерфейсов сетевого и прикладного уровней соединен с первым входом-выходом первого модуля цифрового коммуникационного интерфейса верхнего уровня, второй, третий и четвертый входы-выходы которого соединены соответственно с модулями цифровых беспроводных технологий связи дальнего радиуса действия, четвертый вход-выход периферийного модуля шлюза цифровых коммуникационных интерфейсов сетевого и прикладного уровней соединен с первым входом-выходом второго модуля цифрового коммуникационного интерфейса верхнего уровня, второй и третий вход-выход которого соединены соответственно с модулями цифровой ближней бесконтактной связи и радиочастотной идентификации, десятый выход центрального микропроцессора управления, приложений и прикладных аналитических программ соединен с входом модуля интерфейса индикации функционирования, выходы которого соединены соответственно с оптическими RGB-светодиодами индикации.Static intelligent electric energy meter, comprising a housing, a terminal board for connecting the power supply circuit and the load circuit, voltage and current measuring elements, a digital signal microprocessor, a reference clock clock module, a non-volatile memory metrological module, a clock signal generation module, a single time primary clock module , autonomous power supply, differential transformer, module for monitoring the status of the AC circuit, module sensitive elements, a power switch module of differential protection with pole contacts by the number of phases and neutral, characterized in that a network rectifier is inserted into it, the inputs of which are connected by the number of phases and neutrals to the network circuit of the power supply, and the outputs are connected to the inputs of the stabilizer module of the reference values power supply voltages, the first, second, third, fourth and fifth outputs of which are connected to the respective buses by the levels of the reference voltage of the power supply of the elements of the device circuit, input-output d stabilizer module values of the reference voltage of the power supply connected to the first input-output module of the microcontroller power management and initial reset, the second input-output of which is connected to the input-output of the backup power supply module, the outputs of the voltage and current measuring elements by the number of phases and neutral are connected respectively with the signal inputs of the analog processing modules of the input differential voltage and current signals, the first outputs of which are connected respectively to the first channel inputs of the modules of multichannel analog-to-digital converters, and the second outputs are connected to the first signal inputs of the modules of operational amplifiers of analog current signals with programmable gains and feedback elements, the second outputs of which are connected to the second signal inputs of the modules of multichannel analog-to-digital converters, the outputs of which are connected with the signal inputs of the digital processing modules of the input digital streams, the outputs of which are connected to the signal inputs m digital signal decimation modules, the outputs of which are connected to the signal inputs of the phase compensation modules, the outputs of which are connected to the signal inputs of the digital filter modules, the outputs of which are connected to the signal inputs of the digital signal automatic calibration modules, the outputs of which are connected to the first, third, fifth and seventh signal respectively the inputs of the digital signal microprocessor, the second, fourth, sixth and eighth control inputs and outputs of the address buses, the data and control of which are connected to corresponding control inputs and outputs of modules for analog processing of input differential voltage and current signals, modules of operational amplifiers of analog current signals with programmable gain and feedback elements, modules of multi-channel analog-to-digital converters, modules of digital filters and modules for automatic calibration of digital signals, the ninth input the output of the digital signal microprocessor is connected to the inputs and outputs of the reference clock clock module, the tenth input - the output of the digital signal microprocessor is connected to the first input-output module for the galvanic isolation of digital signals, the second, third and fourth inputs and outputs of which are connected respectively with the inputs and outputs of the module output peripheral interfaces, the module output pulse telemetry signals and the module output pulse test signals, the eleventh the input-output of a digital signal microprocessor is connected to the input-output of a peripheral module of a metrological non-volatile memory, twelfth the input-output of the digital signal microprocessor is connected to the first input-output of the clock construction module, the second input-output of which is connected to the first input-output of the primary time clock module, the second input-output of which is connected to the input-output of an autonomous power supply, the thirteenth input - the output of the digital signal microprocessor is connected to the first input-output of the peripheral module for galvanic isolation of digital signals of peripheral interfaces and digital control signals interfering interaction, the second input-output of which is connected to the first input-output of the central microprocessor of control, applications and applied analytical programs, the second input-output of which is connected to the third input-output of the module for constructing the clock signal, the third input-output of the central microprocessor of control, applications and applied analytical programs are connected to the first input-output of the counting logic synchronization module, the second input-output of which is connected to the first input-output of the master frequency module generator, the second input-output of which is connected to the third input-output of the primary clock at a single time, the fourth output of the central microprocessor of control, applications and applied analytical programs is connected to the input of the interface module of the electronic reading device, the output of which is connected to the input of the visualization and information display module, fifth the input of the central control microprocessor, applications and applied analytical programs is connected to the output of the control interface module, the inputs of which are connected with the outputs of the touch panel of the keyboard and the touch button of the user, the sixth input-output of the central microprocessor of control, applications and applied analytical programs is connected to the first input-output of the non-volatile memory interface module, the second, third and fourth inputs and outputs of which are connected respectively to the non-volatile memory module regular and urgent events, a non-volatile memory module for automatic self-diagnosis of the technical condition of the device circuit elements and a module non-volatile memory of communication connections, the seventh control input-output of the central control microprocessor, applications and applied analytical programs is connected to the control input-output of the power protection module of the differential protection with pole contacts by the number of phases and neutral, the actuating elements of which switch the load circuit, the input of the differential transformer by the number of phases and neutral is connected respectively to the output from the side of the circuit of the mains power supply and the output from the side of pi load, the output of the differential transformer is connected to the signal input of the module for operational monitoring of the state of the AC circuit, the output of which is connected to the signal input of the module of sensitive elements, the output of which is connected to the signal input of the power switch module of differential protection with pole contacts by the number of phases and neutral, the eighth input - the output of the central control microprocessor, applications and applied analytical programs is connected to the first input-output of the additional interface module functions, the second, third, fourth, fifth, sixth and seventh inputs and outputs of which are connected respectively to the sensor module for regular and urgent events, the sensor module for automatic self-diagnosis of the technical state of the device elements, the sensor module for temperature, pressure, humidity, the sensor module for external influences, the module tamper / interference sensors, a sensor module for technological flow / theft of electrical energy, the ninth input-output of a central control microprocessor, applications and applied of analytical programs is connected to the first input-output of the peripheral module of the gateway of digital communication interfaces of the network and application levels, the second input-output of which is connected to the first input-output of the module of the digital communication interface of the lower level, the second, third and fourth inputs and outputs of which are connected respectively to the modules low-power digital wireless near-field communication technology, third input / output of the peripheral module of the gateway digital communication interface The network and application layers are connected to the first input-output of the first top-level digital communication interface module, the second, third and fourth inputs and outputs of which are connected respectively to the long-range digital wireless communication technology modules, the fourth input-output of the peripheral module of the digital communication interface gateway network and application layers connected to the first input-output of the second module of the digital communication interface of the upper level, the second and third input-you od which are respectively connected to the digital modules proximal non-contact communication and RFID, tenth output central control microprocessor, application and applied analytical software module connected to the input interface display operation, the outputs of which are connected respectively with optical RGB-LED display.
RU2018132800A 2018-09-14 2018-09-14 Smart static electricity meter RU2695451C1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018132800A RU2695451C1 (en) 2018-09-14 2018-09-14 Smart static electricity meter
PCT/RU2019/000632 WO2020055286A1 (en) 2018-09-14 2019-09-13 Static smart electricity meter

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018132800A RU2695451C1 (en) 2018-09-14 2018-09-14 Smart static electricity meter

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2695451C1 true RU2695451C1 (en) 2019-07-23

Family

ID=67512231

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018132800A RU2695451C1 (en) 2018-09-14 2018-09-14 Smart static electricity meter

Country Status (2)

Country Link
RU (1) RU2695451C1 (en)
WO (1) WO2020055286A1 (en)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112324692A (en) * 2020-10-21 2021-02-05 沈阳工业大学 Intelligent control device and method for ventilator
CN112688283A (en) * 2020-12-16 2021-04-20 国网浙江省电力有限公司信息通信分公司 Differential protection method, equipment and system for power distribution network differential protection service
CN112993988A (en) * 2021-03-05 2021-06-18 国网河南省电力公司经济技术研究院 Power grid line loss analysis method
RU2766823C1 (en) * 2021-03-09 2022-03-16 Игорь Николаевич Перекальский Electric energy meter using blockchain technology
CN114200381A (en) * 2021-12-10 2022-03-18 清湖光旭数据科技(北京)有限公司 System and method for detecting reliability of intelligent electric meter
RU212149U1 (en) * 2021-11-11 2022-07-08 Общество с ограниченной ответственностью "БУЛАТ" Smart electric energy meter with an external screen based on a smartphone
CN117388570A (en) * 2023-12-12 2024-01-12 国网浙江省电力有限公司平阳县供电公司 DC electric energy meter and electric energy metering method

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113253188A (en) * 2021-03-30 2021-08-13 中国电力科学研究院有限公司 Digital power quality detection method and device
CN113917225A (en) * 2021-09-28 2022-01-11 紫光展讯通信(惠州)有限公司 Monitoring device of instrument

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2298192C1 (en) * 2005-10-25 2007-04-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "Омское производственное объединение "Иртыш" Electricity meter
US7502698B2 (en) * 2004-07-05 2009-03-10 Ip Power Systems Corporation Power consumption measuring device and power control system
RU147371U1 (en) * 2014-06-24 2014-11-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тихоокеанский государственный университет" ELECTRICITY METER WITH ADAPTIVE AUTOMATIC CONTROL SYSTEM
RU152096U1 (en) * 2014-05-23 2015-05-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный машиностроительный университет (МАМИ)" REMOTE DIGITAL ELECTRIC ENERGY METER
RU2595939C2 (en) * 2014-09-16 2016-08-27 Игорь Александрович Ступак Automated system for collecting data on consumption of energy resources and electric energy counter
RU176983U1 (en) * 2017-08-03 2018-02-05 Общество с ограниченной ответственностью "МИРТЕК" Electric energy consumption meter with electrical installation with power transformer

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB0709893D0 (en) * 2007-05-23 2007-07-04 Onzo Ltd Apparatus for monitoring rescue consumption
WO2012011827A1 (en) * 2010-07-22 2012-01-26 Yeo Jovita K Electricity meter
US20120054125A1 (en) * 2010-09-01 2012-03-01 Eric Douglass Clifton Resource management and control system
US20130254881A1 (en) * 2012-03-23 2013-09-26 Infineon Technologies Austria Ag Method to Detect Tampering of Data
US20150006096A1 (en) * 2013-06-27 2015-01-01 Infineon Technologies Ag System and Method for Estimating a Periodic Signal
JP6013385B2 (en) * 2014-03-07 2016-10-25 中国電力株式会社 Electricity meter and watt-hour meter verification system
CN103954816A (en) * 2014-04-30 2014-07-30 国网上海市电力公司 Inelegant remote anti-electricity-stealing inspection method
WO2017066658A1 (en) * 2015-10-16 2017-04-20 Massachusetts Institute Of Technology Non-intrusive monitoring
US20170271915A1 (en) * 2016-03-16 2017-09-21 Why Energy, LLC Energy Demand Monitoring System and Smart micro-Grid Controller
US20180076662A1 (en) * 2016-09-15 2018-03-15 Qualcomm Incorporated MANAGING INTERNET OF THINGS (IoT) DEVICES BASED ON ELECTRICAL POWER RELIABILITY
CN106841718A (en) * 2017-04-06 2017-06-13 深圳市安思科电子科技有限公司 A kind of intelligent electric instrument being easily installed based on Internet of Things control

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7502698B2 (en) * 2004-07-05 2009-03-10 Ip Power Systems Corporation Power consumption measuring device and power control system
RU2298192C1 (en) * 2005-10-25 2007-04-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "Омское производственное объединение "Иртыш" Electricity meter
RU152096U1 (en) * 2014-05-23 2015-05-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный машиностроительный университет (МАМИ)" REMOTE DIGITAL ELECTRIC ENERGY METER
RU147371U1 (en) * 2014-06-24 2014-11-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тихоокеанский государственный университет" ELECTRICITY METER WITH ADAPTIVE AUTOMATIC CONTROL SYSTEM
RU2595939C2 (en) * 2014-09-16 2016-08-27 Игорь Александрович Ступак Automated system for collecting data on consumption of energy resources and electric energy counter
RU176983U1 (en) * 2017-08-03 2018-02-05 Общество с ограниченной ответственностью "МИРТЕК" Electric energy consumption meter with electrical installation with power transformer

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112324692A (en) * 2020-10-21 2021-02-05 沈阳工业大学 Intelligent control device and method for ventilator
CN112688283A (en) * 2020-12-16 2021-04-20 国网浙江省电力有限公司信息通信分公司 Differential protection method, equipment and system for power distribution network differential protection service
CN112993988B (en) * 2021-03-05 2022-10-11 国网河南省电力公司经济技术研究院 A kind of power grid line loss analysis method
CN112993988A (en) * 2021-03-05 2021-06-18 国网河南省电力公司经济技术研究院 Power grid line loss analysis method
RU2766823C1 (en) * 2021-03-09 2022-03-16 Игорь Николаевич Перекальский Electric energy meter using blockchain technology
RU2786977C2 (en) * 2021-03-31 2022-12-27 Акционерное общество "ПКК МИЛАНДР" Smart electric energy meter
RU2783634C1 (en) * 2021-07-29 2022-11-15 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова" Apparatus for measuring the active and reactive energy of zero sequence of a three-phase network
RU212149U1 (en) * 2021-11-11 2022-07-08 Общество с ограниченной ответственностью "БУЛАТ" Smart electric energy meter with an external screen based on a smartphone
CN114200381A (en) * 2021-12-10 2022-03-18 清湖光旭数据科技(北京)有限公司 System and method for detecting reliability of intelligent electric meter
RU2804048C1 (en) * 2023-04-26 2023-09-26 Автономная некоммерческая образовательная организация высшего образования "Сколковский институт науки и технологий" Method for disaggregation of cumulative energy consumption signal
RU219110U1 (en) * 2023-05-23 2023-06-28 Александр Николаевич Беляев Graphic display module with touch buttons for energy meters
CN117388570A (en) * 2023-12-12 2024-01-12 国网浙江省电力有限公司平阳县供电公司 DC electric energy meter and electric energy metering method
CN117388570B (en) * 2023-12-12 2024-02-13 国网浙江省电力有限公司平阳县供电公司 DC electric energy meter and electric energy measurement method

Also Published As

Publication number Publication date
WO2020055286A1 (en) 2020-03-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2695451C1 (en) Smart static electricity meter
Saleem et al. Design, implementation, and deployment of an IoT based smart energy management system
Mir et al. Review on smart electric metering system based on GSM/IOT
US20200309829A1 (en) On-line monitoring system for the performance of the measurement equipment in the entire power grid based on wide-area synchronous measurement
Barai et al. Smart metering and functionalities of smart meters in smart grid-a review
US11644490B2 (en) Digital power metering system with serial peripheral interface (SPI) multimaster communications
Selvam et al. Advanced metering infrastructure for smart grid applications
Labib et al. Design and implementation of low‐cost universal smart energy meter with demand side load management
Bolshev et al. Monitoring the number and duration of power outages and voltage deviations at both sides of switching devices
Stewart et al. Phasor Measurements for DistributionSystem Applications
Carpita et al. Low voltage grid monitoring and control enhancement: The GridEye solution
Munoz et al. Development of an IoT smart energy meter with power quality features for a smart grid architecture
US20240402228A1 (en) Intelligent electronic device and method thereof
Sulayman et al. Smart grid monitoring using local area sensor network. Real-time data acquisition, analysis and management
Shunmugalatha et al. Design and Development of Autonomous Smart Energy Meter with Remote Management Control
Mubdir et al. Smart Energy Monitoring and Control System Based on Wireless Communication
RU2786977C2 (en) Smart electric energy meter
EA030402B1 (en) Multi-user electricity meter
Gorai et al. Substation Monitoring & Control System
Janardhana et al. Challenges of smart meter systems
Mentzingen et al. Demand-Side Management Framework for Smart Cities
RU2800630C1 (en) System for monitoring the quality of electric energy by measuring electric power quantities and parameters
Yeboah et al. Design and development of RFID based Multi-User Smart Energy Distribution System at Sunyani Technical University, Ghana
Munadi et al. Design and Implementation of a New Monitoring System for Electrical Energy Consumption with Smart Metering based on Intenet of Things (IoT)
US12155396B2 (en) Intelligent electronic device

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20200915