RU2749088C1 - Способ мониторинга энергопотребления в обособленном участке электрической сети - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к области электротехники, в частности к способам мониторинга электропотребления в обособленном участке электрической сети. Технический результат заключается в мониторинге изменения тока в электросети и определении режима работы электроприбора по характеристикам токового портрета. Достигается тем, что способ мониторинга энергопотребления производится в отношении обособленного участка электрической сети, который содержит один и более электроприемников - электроприборов, потребляющих электроэнергию, - связанного через соединительный узел с электрической распределительной сетью. Реализация способа обеспечивается аппаратной системой, включающей, в частности, процессор и информационно-аналитическую систему. В информационно-аналитическую систему помещают сведения о нормативных значениях характеристик тока каждого электроприемника или типа каждого электроприемника, или сведения, полученные по результатам работы прибора (электроприемника) в одиночном режиме в течение длительного периода времени, не менее 10 часов, или сведения об одновременной работе группы электроприемников. 6 з.п. ф-лы, 15 ил.

Description

Изобретение относится к области мониторинга энергопотребления и может быть использовано для идентификации включения, отключения, нормальной работы и нарушения в работе электрического оборудования в обособленном участке электрической сети.

Известна система измерения ресурса энергопотребления и способ использования такой системы для интеллектуального энергопотребления, снабжённая устройством записи данных и выполненная с возможностью переноса собранных данных в базу данных, и способ использования счётчика энергии для интеллектуального энергопотребления. Система измерения ресурса содержит конечное устройство, потребляющее ресурс энергопотребления для использования в здании или в уличной осветительной системе, причём устройство содержит блок обнаружения, который генерирует информацию состояния, индикатор полезности (эффективности использования), модуль связи для передачи на упомянутый интеллектуальный счётчик данных, сгенерированных блоком обнаружения; интеллектуальный счётчик, содержащий схему связи c интерфейсом, выполненным с возможностью приёма от упомянутого устройства информации состояния и упомянутого индикатора полезности; измерительное устройство, подключённое к среде, которая доставляет ресурс на упомянутое устройство; и управляющую схему, подключённую к измерительному устройству, для сбора данных потребления ресурса, причём управляющая схема подключена к схеме связи и выполнена с возможностью генерации данных мониторинга, подлежащих передаче в защищённом режиме на сервер, после обработки информации состояния и упомянутого индикатора. Данные мониторинга используются при определении тарифов на потребление для стимулирования использования энергосберегающих устройств.

Способ передачи на сервер данных мониторинга, касающихся использования потребителем по меньшей мере одного конечного устройства, потребляющего по меньшей мере один ресурс, являющийся ресурсом энергопотребления конечного устройства, причем способ содержит этапы, на которых связывают упомянутое конечное устройство с интеллектуальным счетчиком посредством взаимодействия упомянутого конечного устройства со схемой связи интеллектуального счетчика, собирают с помощью интеллектуального счетчика данные потребления ресурса, представляющие ресурс, потребляемый упомянутым конечным устройством, собирают информацию состояния и по меньшей мере один индикатор эффективности использования от упомянутого конечного устройства с помощью интеллектуального счетчика, причем упомянутый индикатор эффективности использования отличается от данных потребления ресурса, обрабатывают информацию состояния совместно с упомянутым индикатором эффективности использования для генерации упомянутых данных мониторинга, и передают с помощью упомянутого интеллектуального счетчика данные потребления ресурса и данные мониторинга на сервер. (Патент РФ № 2575871, МПК H02J13/00, H04Q 9/00, опубл. 20.02.2016.)

К недостаткам известного технического решения относится наличие конечных устройств, осуществляющих связь с сервером. Система отслеживает расход электроэнергии, а не изменение характеристик тока в сети, и не позволяет определить прибор, к которому относятся характеристики по токовому портрету, а также идентифицировать события по потребителям электрической энергии.

Известно устройство сбора и передачи данных для системы учета и управления энергопотреблением объектов, которое содержит средства приёма и средства передачи данных по силовой сети, средства приёма и средства передачи данных по радиоканалу, процессор, запоминающее устройство. Устройство предназначено для приёма и передачи одних и тех же данных параллельно по двум указанным каналам. Устройство включает в себя одно и другое средства контроля целостности данных, поступающих соответственно по одному и другому указанным каналам. Выходами средства контроля целостности данных связаны с входами логического элемента ИЛИ. Выход последнего связан с процессором. Устройство обеспечивает расширение полосы пропускания системы передачи данных по линиям электропередач. В описании описан также способ передачи сигналов через линию электропередач, в котором в упомянутой сети линии электропередач по меньшей мере один передатчик и по меньшей мере один приёмник сообщаются друг с другом по меньшей мере через два канала. (Патент РФ № 145934, МПК H02J13/00, опубл. 27.09.2014.)

К недостаткам известного решения относится тот факт, что сбор информации происходит со сторонних приборов учёта, а не непосредственно из питающего контура посредством датчика тока, что не позволяет собирать более подробную информацию, чем выдаёт сторонний прибор учёта.

Известна интегрированная система индивидуального учета и регулирования потребления энергоресурсов в жилищно-коммунальном хозяйстве, которая содержит установленные в квартирах электросчетчики, газосчетчики и водосчетчики, интерфейсные модули, интеллектуальные сенсоры преобразования температуры для мониторинга теплопотребления квартир, интеллектуальные сенсоры количества горячей и холодной воды, термостатические вентили, а также локальные концентраторы для сбора и обработки информации, каждый из которых содержит процессор, элемент памяти и источник питания (от сети или аккумуляторный) и снабжен интерфейсными модулями для связи с квартирными мониторами, домовым концентратором и с упомянутыми счетчиками и сенсорами. Счетчики также снабжены интерфейсными модулями для преобразования сигналов. В систему входит также комплект оборудования для общедомового коммерческого учета теплопотребления и водопотребления, установленный в доме и включающий домовой теплосчетчик, установленный в индивидуальном тепловом пункте и присоединенный к домовому концентратору, связанному через модем и канал связи с центральным диспетчерским пунктом. Центральный диспетчерский пункт (ЦДЛ) содержит ЭВМ, служащую для идентификации контролируемого объекта, хранения архива данных о потребляемых энергоресурсах, распечатки квитанций об оплате и контроле оплаты. (Патент РФ № 52504, МПК G08B25/00, опубл. 27.03.200 – прототип.)

Недостатком известного решения является измерение объёмов потребления ресурсов, а не измерение характеристик тока, потребляемого приборами, что является для заявляемого решения ключевой информацией. Известное решение не может быть использовано для идентификации событий, происходящих в электрической сети, и определения рабочего состояния электроприбора на основе анализа его энергопотребления.

Технической задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является обеспечение возможности идентифицирования событий: включения, отключения, нормальной работы и нарушения в работе электрического оборудования (приборов) путем сопоставления характеристик значения тока потребляемого приборами в определенный период времени.

Мониторинг событий с применением рассматриваемого способа можно проводить как в точке подключения электрооборудования к электрической сети, так и в контуре электрической сети, в котором находятся несколько электрических приборов – потребителей электроэнергии, при условии, что контур имеет одну точку питания.

Технический результат, достижение которого обеспечивается реализацией всей заявляемой совокупности существенных признаков, заключается в мониторинге изменения тока в электросети и определении режима работы электроприбора по характеристикам токового портрета, что позволяет осуществить идентификацию событий по потребителям электрической энергии, и эта информация может быть использована как в маркетинговых целях, так и для мероприятий по обеспечению энергоэффективности потребления и использования оборудования.

Понятия и определения, используемые в описании изобретения:

Блок данных, пакет данных – обособленная часть информации.

ИАС – информационно-аналитическая система.

Функции и сферы применения ИАС:

Основное назначение ИАС – динамическое представление и многомерный анализ текущих данных, анализ тенденций, моделирование и прогнозирование результатов различных управленческих решений.

Основными функциями информационно-аналитической системы являются:

• анализ данных, в том числе оперативный и интеллектуальный;

• извлечение данных из различных источников, их преобразование и загрузка в хранилище;

• подготовка результатов оперативного и интеллектуального анализа для эффективного их восприятия потребителями;

• хранение данных.

Идентификатор устройства – номерной уникальный код устройства, хранится в памяти устройства, передаётся в информационно-аналитическую систему в составе блока данных.

Переходный период – отрезок времени, в который происходит изменение режима работы сети (включение/выключение электроприборов (потребителей)).

Переходные процессы – процессы, возникающие в электрических цепях при различных воздействиях, приводящих их из стационарного состояния в новое стационарное состояние, то есть при действии различного рода коммутационной аппаратуры, например ключей, переключателей для включения или отключения источника или приёмника энергии, при обрывах в цепи, при коротких замыканиях отдельных участков цепи и т.д.

Признак события – характеристика изменения в работе потребителя электроэнергии (электроприбора).

Процессор – центральное устройство компьютера. Назначение процессора: 1) управлять работой ЭВМ по заданной программе; 2) выполнять операции обработки информации. Устройство, регистрирующее электрические сигналы в сети, осуществляющее операции над полученной информацией, включая отправку в аналитическую систему.

Распределительная сеть – сеть от ВУ (вводное устройство), ВРУ (вводно-распределительное устройство), ГРЩ (главный распределительный щит) до распределительных пунктов и щитков. (ПУЭ, пункт 7.1.11. ПУЭ 7. Правила устройства электроустановок. Издание 7. Утверждено Министерством энергетики Российской Федерации, приказ от 8 июля 2002 г. № 204.) Это в противовес магистральным сетям. Между приборами-потребителями нет трансформатора и в контролируемом контуре нет другого источника электроэнергии.

Распределительная электрическая сеть – низковольтная электрическая сеть, состоящая из источника питания и линии электропередачи и предназначенная для питания электроэнергией электроустановок зданий и других низковольтных электроустановок. (ГОСТ 30331.1-2013, пункт 20.532.)

Распределительные электрические сети – предназначены для доставки электрической энергии напряжением от 6 кВ до 10 кВ, потребителю. Напряжение в нашем случае не столь важно, а другие определения более точны.

Регистратор электрических параметров – устройство, отслеживающее колебания напряжения и тока на линии, например Рпм – 416. представляет собой программируемое, микропроцессорное, стационарное устройство.

Сектор (участок) групповой электрической сети – согласно седьмому изданию ПУЭ (п. 7.1.12) дано понятие «Групповая сеть» – сеть от щитков и распределительных пунктов до светильников, штепсельных розеток и других электроприемников. Сектор (участок) групповой электрической сети – обособление части электрической сети, в которой находятся потребители. Эта обособленная часть сети имеет одно соединение с распределительной сетью и не имеет своих источников генерации электроэнергии. Например, отдельная квартира или цех.

События в сети – изменения в работе потребителя электроэнергии (электроприбора).

События в электросети – включение/работа/нарушения в работе/выключение электроприбора (электрооборудования), подключенного к электрической сети, которые характеризуются изменением тока выше определённого порога (устанавливаемого в настройках), считающегося признаком события в сети.

Соединительный узел – это точка соединения сектора (участка, сегмента) электрической сети с распределительной сетью. В случае с бытовыми потребителями это точка подключения квартиры в распределительном щите, в случае с промышленным потребителем это обычно также место установки прибора учёта.

Уставка – значение некоторой величины или параметра, по достижении которого происходит изменение состояния системы.

Участок групповой электрической сети – часть электросети, имеющая одно соединение с источником электроэнергии и содержащая один и более электроприемников.

Характеристики нарушений в работе – определяются исходя из отклонения от эталонного (нормативного) режима работы, хранящегося в базе данных.

Электрическая сеть – совокупность электроустановок, предназначенных для передачи и распределения электроэнергии от электростанции к потребителю.

Эталонные (нормативные) характеристики – могут быть определены на основании стандартных характеристик прибора данного вида, а могут быть признаны таковыми (эталонными для конкретного прибора) по результатам снятия показаний работы прибора (записанным кривым тока во время его работы в одиночном режиме) в течение установленного времени (например, 10 циклов работы без отклонений характеристик). Такие показания могут быть сняты оператором, а могут быть зафиксированы ЭВМ.

Эталонные (нормативные) характеристики – характеристики, свойственные работе прибора в стандартном, предусмотренном для данного типа приборов режиме. Эталонный режим характеризуется характерной для конкретного прибора формой кривой тока, получаемой (снимаемой) на выходе из прибора.

Сущность изобретения заключается в следующем.

Способ мониторинга энергопотребления производится в отношении обособленного участка электрической сети, который содержит один и более электроприемников – электроприборов, потребляющих электроэнергию, – связанного через соединительный узел с электрической распределительной сетью. Соединение обособленного участка электрической сети обеспечивает возможность определения тока указанного обособленного участка электрической сети, например, датчиком тока. В информационно-аналитическую систему, позволяющую реализовать способ, помещают сведения о нормативных значениях характеристик тока каждого электроприемника или типа каждого электроприемника, или сведения, полученные по результатам работы прибора (электроприемника) в одиночном режиме в течение длительного периода времени, не менее 10 часов, или сведения об одновременной работе группы электроприемников. Каждому электроприемнику присваивается идентификатор, формируется база данных ситуаций. Нормативные значения характеристик тока каждого электроприемника могут быть получены из паспортных или иных данных электроприемника или получены опытным путем. Далее непрерывно измеряют, обрабатывают и фиксируют текущее значение электрического тока обособленного участка электрической сети за указанный период времени и сопоставляют его с характеристиками электрического тока этого обособленного участка электрической сети за предыдущий период времени. В случае изменения тока на 5–20% (уровень может быть установлен любой в зависимости от чувствительности применяемого датчика тока и необходимого уровня чувствительности системы) данные измерений в переходный период времени, в который происходит изменение режима работы сети, отражающее включение, и/или выключение электроприемника, составляющий от 400 до 1000 мс (период может варьироваться для разных потребителей электроэнергии), передают в информационно-аналитическую систему (ИАС) и сравнивают их с нормативными, фиксируют и сохраняют их, образуя базу данных рабочих ситуаций по каждому из электроприемников. По результатам сравнений изменений значений тока с нормативными значениями тока соответствующего электроприемника делают вывод на основании базы данных ситуаций о работе соответствующего электроприемника.

Нормативный режим работы электроприемника определяется по результатам работы прибора (электроприемника) в одиночном режиме в течение установленного времени, например от 5 до 50 часов. Нормативный режим может быть установлен на основании данных работы нескольких электроприемников по результатам работы длительного периода времени от 5 до 50 часов. Исследование работы электроприемника(ов) в течение периода времени менее 5 часов обычно не дает стабильных результатов, установление времени исследования более 50 часов представляется экономически нецелесообразным и не обеспечивает повышение качества полученных результатов.

Сущность заявляемого изобретения поясняется рисунками.

На фиг. 1 представлена схема, поясняющая осуществление заявляемого способа, где:

1 – контур обособленного участка электрической сети;

2 – датчик электротехнических параметров (например, бесконтактный датчик тока);

3 – регистратор электротехнических параметров (процессор);

4 – среда передачи данных;

5 – информационно-аналитическая система;

6 – источник питания контура обособленного участка электрической сети.

На фиг. 2 представлена блок-схема, поясняющая осуществление заявляемого способа, где:

2 – датчик тока;

3 – процессор (регистратор электрических параметров);

4 – среда передачи данных;

5 – информационно-аналитическая система;

7 – модуль связи;

8 – блок питания;

9 – блок памяти;

10 – база данных;

На фиг. 3–14 в графическом виде представлены примеры данных тока, передаваемых устройством в аналитическую систему, в частности:

на фиг. 3 представлена диаграмма тока при включении и работе электрочайника;

на фиг. 4 представлена диаграмма тока в момент отключения электрочайника;

на фиг. 5 представлена диаграмма тока при включении, работе и отключении пылесоса;

на фиг. 6 представлена диаграмма тока при включении и работе электродрели;

на фиг. 7 представлена диаграмма импульсов тока при включении СВЧ-печи;

на фиг. 8 представлена диаграмма тока при включенной (работе) СВЧ-печи;

на фиг. 9 представлена диаграмма тока высокочастотная – работает холодильник и добавляется мясорубка;

на фиг. 10 представлена диаграмма тока высокочастотная – работает холодильник и добавляется посудомоечная машина;

на фиг. 11 представлена диаграмма тока высокочастотная – работает холодильник и добавляется стиральная машина (фаза накачки воды);

на фиг. 12 представлена диаграмма тока низкочастотная (шаг сетки 1 мин) – изменение тока при множественной нагрузке;

на фиг. 13 представлена диаграмма тока низкочастотная (шаг сетки 1 мин) – изменение тока при множественной нагрузке с пояснениями;

на фиг. 14 представлена диаграмма тока низкочастотная (шаг сетки 5 мин) – изменение тока при множественной нагрузке с пояснениями.

На фиг. 15 представлен образец устройства, реализующего заявляемый способ, где:

3 – процессор – регистратор электротехнических параметров;

2 – датчик тока (Пояс Роговского);

2 – датчик тока (датчик Холла LEM);

8 – блок питания;

11 – WiFi-роутер.

Способ мониторинга энергопотребления в обособленном участке электрической сети осуществляется следующим образом. Обособленный участок электрической сети содержит один или более электроприемников (см. фиг. 1) и имеет соединительный узел с основной (распределительной) сетью. Между нашим устройством и приборами-потребителями нет трансформатора и в контролируемом контуре нет другого источника электроэнергии. После точки соединения с распределительной сетью на некотором отдалении идёт разветвление питающего проводника для питания некоторого количества приборов-потребителей. Контроль осуществляется на отрезке от точки соединения с распределительной сетью до разветвления к электроприемникам. Датчик тока измеряет значения тока в питающем проводнике. Все события внутри участка электрической сети (за точкой подключения к распределительной сети) отражаются на параметрах тока в питающем проводнике.

Датчик тока 2 непрерывно измеряет значения электрического тока обособленного участка электрической сети. Полученные данные направляются в процессор 3, где они обрабатываются путем перевода аналогового сигнала в цифровое значение, текущее значение записывается (фиксируется) в блоке памяти 9 процессора 3 или отдельного устройства памяти 9.

Процессор 3 периодически извлекает из блока памяти 9 значения тока за период времени с заданной длиной и посредством модуля связи 7 передаёт блок данных, содержащий значения тока в фиксированный период времени, в информационно-аналитическую систему 5. Информационно-аналитическая система 5 содержит базу данных 10 или базу данных, связанную с аналитической системой 5.

Процессор 3 сравнивает текущее значение тока со значением, записанным в блоке памяти 9 для предыдущего временного периода. Процессор 3 сопоставляет измеренное значение тока с предыдущим, чтобы выявить переходный процесс. Высокочастотная запись значений тока производится процессором 3 постоянно, но в информационно-аналитическую систему 5 отправляются только переходные процессы и низкочастотные записи значений тока (если отправлять в систему всё, то это приведет к значительному росту нагрузки на канал передачи данных и на вычислительные мощности с объемом хранилища данных). Процессору 3, чтобы выделить необходимый для отправки отрезок высокочастотной записи в информационно-аналитическую систему 5, необходимо определить скачок (изменение) тока. Для этого каждое новое значение сравнивается с предыдущим, и если новое значение больше предыдущего на установленную величину, составляющую от 5 до 20% (процессор 3 считает это признаком переходного процесса), выжидается завершение переходного процесса (по результатам опытов время выжидания составляет 1/2 от времени переходного процесса (1/2 от 400 до 1000 мс с момента регистрации скачка тока), после чего отрезок записи значений тока за предыдущие от 400 до 1000 мс (это время всего переходного процесса, включая его начало до скачка тока, установленное опытным путем для электробытовых приборов) направляется в информационно-аналитическую систему 5. Информационно-аналитическая система 5 проводит сравнение полученных данных записей с нормативными значениями. Если изменение тока в переходный период времени меньше 5 %, его не учитывают, поскольку такое изменение тока может быть вызвано колебаниями тока в электросети, а не изменениями в работе электроприбора. Изменение тока в промежутке от 5 до 20% является оптимальным для минимальной уставки. Данный диапазон является оптимальным и позволяет с необходимой точностью определить характер изменений в работе электроприбора. На самом деле пользователь может установить любую уставку изменения тока, изменения ниже которой не принимается во внимание, исходя из поставленных целей и чувствительности аппаратуры. Переходные процессы в электросети, проходящие в момент включения/выключения приборов, составляют от 400 до 1000 мс. Данный период времени варьируется в зависимости от потребителей электроэнергии и является наиболее характерным для электроприборов, включаемых в локальные электрические сети.

В рассматриваемом способе исходят из того, что одномоментное включение/выключение приборов происходит крайне редко. Обычно между включениями есть хотя бы небольшой промежуток времени. Информационно-аналитическая система 5 сверяет характер изменения тока и, если не удается однозначно идентифицировать прибор (подходит несколько вариантов), использует данные кривой тока за длительный период времени (разные приборы добавляют в кривую тока свои особенности). Используя данные последующих событий, например, если одновременно включились утюг и холодильник, а система не смогла их разделить, то при отключении одного из приборов по имеющимся более ранним данным системы можно идентифицировать предыдущие события.

На фигурах показана форма, амплитуда и частота электрических сигналов, характеризующих работу включенных в электросеть ряда приборов: чайника, электропылесоса, электродрели, СВЧ-печи. На диаграммах/осциллограммах (фиг. 3–8) показаны амплитуды электрического тока, снятые бесконтактным датчиком тока Холла LEM при частоте тока 50 Гц. На графиках наглядно показаны состояние работы, отключение прибора. Кроме того, на фиг. 7 показаны импульсы тока, характерные для СВЧ-печи, возникающие в момент ее включения.

На фиг. 9–11 представлены диаграммы (осциллограммы) тока высокочастотные, которые наглядно демонстрируют изменения тока в момент переходных процессов.

Диаграмма (осциллограмма) тока высокочастотная на фиг. 9 показывает характеристику тока при работе холодильника и ее изменения при дополнительном включении в сеть мясорубки. Ток скачкообразно увеличивается в момент подачи дополнительной нагрузки, и далее амплитуда тока при работе двух приборов существенно превышает амплитуду тока при работе одного прибора.

Диаграмма (осциллограмма) тока высокочастотная на фиг. 10 показывает характеристику тока при работе холодильника и ее изменения при дополнительном включении в сеть посудомоечной машины. Работает насос воды и обогреватель. Существенное изменение тока ведет к существенному изменению его кривой. Включение нагревательного элемента дает незначительный скачок на измененной диаграмме тока.

Диаграмма (осциллограмма) тока высокочастотная на фиг. 11 показывает характеристику тока при работе холодильника и ее изменения при дополнительном включении в сеть стиральной машины (фаза накачки воды). Подогрев не включается.

На фиг. 12–14 представлены осциллограммы тока низкочастотные, наглядно характеризующие совокупную работу ряда электроприборов в течение длительного периода времени при их включении, отключении, совместной работе. На представленных диаграммах видно изменение тока при множественной нагрузке. На них видно, что характер кривой различается в зависимости от подключения/отключения электроприборов, и даже глазом угадываются характерные для приборов формы. Так, на фиг. 12 представлена диаграмма с множественными подключениями, на фиг. 13 – та же диаграмма с пояснениями изменений.

Измерения производились 20.07.2019 и показали следующее:

в 09:41:20 включен компьютер;

в 09:43:00 включен принтер;

в 09:42:20 напечатана страница, отсечено незначительным скачком кривой;

в 09:47:00 включен чайник;

в 09:49:40 чайник выключен;

с 09:51:30 по 09:53:00 работа миксера;

с 09:54:00 по 09:55:00 работа микроволновой печи;

с 09:55:00 по 09:56:30 был включен принтер;

в 09:58:00 включился холодильник.

На фиг. 14 представлена диаграмма тока низкочастотная, снятая с осциллографа, шаг сетки 5 мин, с указанием электроприборов при множественной нагрузке. Измерения сделаны 17 декабря 2019 г. В сеть были включены поочерёдно и в ряде случаев одновременно холодильник, чайник, бойлер, обогреватель, электроплита, насос, стиральная машина. Электроприборы периодически включались и отключались. Изменения характеристик тока наглядно представлены на диаграмме, полученной с осциллографа.

Из диаграмм видно, как меняются характеристики тока в зависимости от подключения и отключения различных бытовых приборов в сети.

При выявлении различий в значении тока сети, превышающих установленное значение, процессор 3 через 50% времени переходного периода (задается в параметрах) извлекает из блока памяти 9 значения тока за период времени переходного периода и отправляет блок полученных данных, содержащий значения тока в период времени переходного периода, посредством модуля связи 7 в информационно-аналитическую систему 5. Блок данных – данные о характеристиках тока за период времени. Блок данных содержит: идентификатор устройства, метки времени получения данных, данные значений тока к меткам времени. Идентификатор устройства – номерной уникальный код устройства, хранится в памяти устройства, передаётся в аналитическую систему в составе блока данных. Информационно-аналитическая система может быть реализована с использованием существующих технологий BigDATA. Могут быть использованы существующие на рынке товаров и услуг информационно-аналитические системы, например GUAVUS, DATAROBOT и т.п., с адаптацией под указанные цели, или разработанные варианты под поставленные конкретные задачи с использованием стандартных оболочек, программного обеспечения и языков программирования.

Информационно-аналитическая система 5 принимает от процессора 3 блоки данных, записывает блоки данных и сохраняет значения тока за всё время наблюдений с привязкой к идентификатору устройства, с которого поступили блоки данных, и отметки о переходных периодах с записью более подробных данных по каждому переходному периоду.

Информационно-аналитическая система 5 сравнивает данные об изменении тока в отдельной точке наблюдения за установленный период времени с данными о типовом характере переходных процессов, хранящимися в информационно-аналитической системе 5, идентифицирует переходный процесс, присваивает переходному процессу идентификатор в соответствии с совпадениями. Идентификация переходного процесса – это определение, какое событие произошло: если совпало с каким-либо эталонным переходным процессом, например включением стиральной машины, значит, произошло включение стиральной машины; если в общем совпало с эталонным процессом, но есть отклонения, значит сбой в работе. По типам отклонений можно идентифицировать характер сбоя.

Конечным результатом является получение пользователем информации о состоянии приборов, включенных в контур на указанный момент времени, об истории событий за период времени, аварийных сигналах по событиям, настраиваемым пользователем. Рассматриваемый способ позволяет идентифицировать события: включения, отключения, нормальную работу и нарушения в работе электрического оборудования.

Мониторинг событий с применением рассматриваемого способа можно проводить как в точке подключения электрооборудования к электрической сети, так и в контуре электрической сети, в котором находятся несколько электрических приборов – потребителей электроэнергии при условии, что контур имеет одну точку питания.

Подразумевается, что идентификация событий (включений, отключений, нормальной работы, нарушений в работе электрического оборудования) позволяет выявлять нарушения в работе технологических систем непосредственно в момент их возникновения (наступление или не наступление события включения/отключения, отклонения в работе) и предотвращать более серьезные аварийные ситуации.

Кроме того, идентификация таких событий может быть полезна, например, для бытовых потребителей и промышленных потребителей с целью формирования графиков указанных событий, прогнозирования нагрузки, разработки мероприятий по оптимизации энергопотребления или выявления событий, означающих нарушение безопасности или несанкционированные действия.

В частности, один из примеров использования – предоставление пользователю возможности повышения заботы о своих близких, например о старшем поколении. Для этой цели пользователь может осуществить мониторинг контролируемой квартиры, дома и получать на свой смартфон информацию о состоянии электроснабжения контролируемого объекта. Например, можно установить сигналы тревоги на смартфоне для определенных ситуаций: свет не включался в обычное время и в течение 30 мин после наступления темноты; электроплита не выключалась в течение более двух часов и т.п.

Сущность изобретения состоит в обеспечении возможности мониторинга электротехнических параметров в проводнике, питающем контролируемый сегмент сети (например, в случае с бытовым потребителем – электрическая сеть дома или квартиры), регистрации изменения характеристик на отрезке времени, сравнение зарегистрированных данных с набором данных, типичных для рассматриваемого оборудования, и идентификация произошедшего события.

Для реализации способа мониторинга может быть использована система мониторинга энергопотребления в контуре в обособленном участке электрической сети, содержащем один или более электроприемников, содержит соединительный узел, под которым понимается точка, в которой соединяются три (или более) проводника электрической цепи. В нашем случае после точки соединения с распределительной сетью на некотором отдалении идёт разветвление питающего проводника для питания некоторого количества приборов-потребителей. Способ предполагает осуществление контроля на отрезке от точки соединения с распределительной сетью до разветвления. Соединительный узел соединяет обособленный участок электрической сети с основной (распределительной) сетью. Через питающий проводник поступает электроэнергия от блока питания 8. Система содержит датчик электрического тока 2. В образце использованы два датчика тока: датчик тока типа Пояс Роговского и датчик Холла – для контрольного дублирования снимаемых показаний. Практика показала, что достаточно одного датчика. Датчик может быть бесконтактным, а передача данных может осуществляться с помощью WiFi-роутера.

Данные способ может быть реализован с использованием стандартного оборудования, приборов, программного обеспечения в условиях современного технического производства.

Claims (9)

1. Способ мониторинга энергопотребления в обособленном участке электрической сети, содержащем один или более электроприемников, связанном с источником электроэнергии, выполненном с возможностью определения параметров тока указанного обособленного участка электрической сети, например датчиком тока,

отличающийся тем, что

в информационно-аналитическую систему помещают сведения о нормативных значениях характеристик тока каждого электроприемника и/или типа каждого электроприемника, идентифицируют каждый электроприемник, формируя базу данных ситуаций, далее непрерывно измеряют и фиксируют текущее значение электрического тока обособленного участка электрической сети за указанный период времени и сопоставляют его с характеристиками электрического тока обособленного участка электрической сети за предыдущий период времени, данные непрерывных измерений передают в информационно-аналитическую систему (ИАС), в случае существенного изменения тока фиксируют переходный период, в который происходит изменение режима работы сети, отражающее включение, и/или выключение, и/или изменение режима работы электроприемника, полученные значения передают в информационно-аналитическую систему (ИАС), сравнивают с нормативными (типовыми), фиксируют и сохраняют их, образуя базу данных рабочих ситуаций по каждому из электроприемников, по различиям в характере изменений между вновь определенным (действующим) и нормативным значениями тока соответствующего электроприемника делают вывод на основании базы данных ситуаций о работе соответствующего электроприемника.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что существенным изменением тока в переходный период времени считают изменение на 5–20%, полученные значения передают в информационно-аналитическую систему (ИАС).

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что переходный период времени, в который происходит изменение режима работы сети, отражающее включение, и/или выключение, и/или изменение режима работы электроприемника, составляет от 400 до 1000 мс.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что нормативные значения характеристик потребления тока электроприемниками определяют по результатам работы в одиночном режиме в течение длительного периода времени от 5 до 50 часов.

5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что, если в случае сопоставления вновь определенных и нормативных значений тока соответствующего электроприемника не удается однозначно идентифицировать прибор, сопоставляют вновь определенные значения тока с характеристиками тока, выявленными за длительный период времени.

6. Способ по п. 5, отличающийся тем, что длительный период времени составляет от 10 часов.

7. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в информационно-аналитическую систему отправляются только переходные процессы и низкочастотные записи значений тока.

Images