ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Изобретение относится к электронно-цифровой электроизмерительной технике, в частности, к устройствам контроля, учета и анализа производства или потребления элек- трической энергии в однофазных и трехфазных цепях переменного тока, может быть ис- пользовано в различных отраслях экономики, науки и техники, на объектах электроэнерге- тики и у потребителей (пользователей) электрической энергии, в автоматизированных ин- формационно-измерительных системах контроля и учета энергоресурсов, управления и распределения энергоресурсов, массового сбора данных и информации с различных око- нечных устройств, включая счетчики, датчики, сенсоры и детекторы по видам энергоресур- сов, движения, положения и совершаемых действий, а также иных интеллектуальных тех- нических средств и их централизованной программной обработки.

Известен счетчик электрической энергии, содержащий датчики напряжения и тока, соединенные с перемножителем-преобразователе� �, выход которого подключен к микро- процессору, связанному с блоком памяти, устройство предоплаты, включая средство при- ема электронных денег в виде электронных карт и директивную кнопку, подключенные к микропроцессору, выход которого соединен с дисплеем и вакуумным выключателем с при- водом, управляемым микропроцессором, отключающим нагрузку потребителя от сети. Счетчик позволяет отслеживать платежи за электроэнергию посредством сравнения с дан- ными по оплате, занесенными в блок памяти, и производить отключение потребляемой мощности при наличии задолженности и неуплате, (патент RU 2098835 С1 , МПК G01 R 11/00, дата публикации 10.12.1997)

Недостатком указанного счетчика электрической энергии является отсутствие опера- тивного мониторинга состояния цепи переменного тока и контроля цепи нагрузки, выпол- няющих функции защиты электрических цепей переменного тока от коротких замыканий, утечки электрического тока и перегрузок, а также возможности ее защитного отключения при выявленных неполадках.

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 содер- жит обнаружитель отклонения амплитуды напряжения поставляемой электрической энер- гии от требований ГОСТ, первый инвертор, элемент ИЛИ, обнаружитель отклонения ча- стоты напряжения поставляемой электрической энергии от требований ГОСТ, второй ин- вертор, 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 информа- тивности (патент RU 2503016 С1 , МПК G01 R 22/00, дата публикации 27.12.2013).

1

ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) Известно устройство учета электрической энергии, содержащее преобразователь электрической мощности в частоту импульсов, суммирующие устройства, индикаторы, ключи, инверторы, элемент ИЛИ, регистрирующие устройства, сигнализаторы, обнаружи- тель отклонения амплитуды напряжения поставляемой электрической энергии от требова- ний ГОСТ, обнаружитель отклонения частоты напряжения поставляемой электрической энергии от требований ГОСТ и устройство вычисления процентного отношения. Техниче- ский результат указанного устройства учета электрической энергии заключатся в расшире- ние функциональных возможностей путем обеспечения раздельного учета качественной, некачественной и общей потребляемой электрической энергии с нахождением процент- ного отношения качественной к некачественной электроэнергии и индикации этого отноше- ния (патент RU2509313 С1 , МПК G01 R 22/00, дата публикации 10.03.2014).

Общими недостатками указанных счетчиков электрической энергии являются невы- сокая точность, дискретность и малая скорость измерения физических величин (отсутствие мгновенных и среднеквадратичных значений) и заниженные функциональные возможно- сти, обусловленные тем, что учет расхода (потребления) электрической энергии реализо- ван независимо от контроля качества электрической энергии. В них одинаково учитывается общий суммарный объем расхода (потребления) качественной электрической энергии, со- ответствующей 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 подтвер- ждения отклонений показателей качества электрической энергии от установленных норм и требований ГОСТ.

Наиболее близким по наличию конструктивных признаков к заявляемому изобрете- нию 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 работоспо- собности гальванического элемента, набор программируемых таймеров, многоуровневый пороговый элемент, блок защиты, содержащий дифференциальный трансформатор, блок управления защитным отключением, чувствительный элемент и функциональный преоб- разователь, привод блока отключения, ключ, модуль отключения и модуль включения, дис- плей, PLC модем и блок электропитания счетчика, (патент RU 2298192 С1 , МПК G01 R 11/00, дата публикации 27.04.2007).

Недостатком этого технического решения являются невысокая точность, дискрет- ность и малая скорость измерений физических величин и ограниченные функциональные возможности, так как устройство не поддерживает функции контроля качества элекгриче- ской энергии, раздельного учета качественной, некачественной и суммарной электриче- ской энергии, идентификации случайных искажений напряжения и тока, сигнализации, ре- гистрации, аппаратного и документального подтверждения отклонений показателей каче- ства электрической энергии от установленных норм и требований ГОСТ, оперативного мо- ниторинга штатных и срочных событий, автоматической самодиагностики элементов схемы

2

ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) устройства, регистрации высокоинформативных признаков дезагрегации (распознавания) электроприборов (устройств, оборудования), включенных в электрическую цепь нагрузки, массового сбора данных и информации с различных оконечных устройств, включая счет- чики, датчики, сенсоры и детекторы по видам энергоресурсов, движения, положения и со- вершаемых действий, а также иных технических средств и их централизованной программ- ной обработки в режиме единого времени, приема-передачи результатов измерений, дис- кретных сигналов (команд) управления и регулирования, контроля, учета и анализа энер- гопотребления с использованием двунаправленных (синхронных) цифровых каналов бес- проводных технологий связи на ближние и глобальные расстояния.

Техническая задача, решаемая заявляемым изобретением, заключается в наиболь- шем расширении функциональных возможностей счетчиков электрической энергии и по- вышении точности, дискретности и скорости комплексных векторных измерений физиче- ских величин параметрических сигналов цепи переменного тока.

Для решения этой технической задачи предлагается интеллектуальный счетчик элек- трической 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 сиг- нала, модуль первичных часов единого времени, автономным источник электропитания, дифференциальный трансформатор, модуль мониторинга состояния цепи переменного тока, модуль чувствительных элементов, модуль силового ключа дифференциальной за- щиты с полюсными контактами по числу фаз и нейтрали, сетевой выпрямитель, входы ко- торого по числу фаз и нейтрали соединен с цепью сетевого источника электропитания, а выходы соединены с входами модуля стабилизатора величин опорных напряжений элек- тропитания, первый, второй, третий, четвертый и пятый выходы которого соединены с со- ответствующими шинами по уровням опорных напряжений электропитания элементов схемы устройства, вход-выход модуля стабилизатора величин опорных напряжений элек- тропитания соединен с первым входом-выходом модуля микроконтроллера управления электропитанием и первоначального сброса, второй вход-выход которого соединен с вхо- дом-выходом модуля резервного источника электропитания, выходы измерительных эле- ментов напряжения и тока по числу фаз и нейтрали соединены соответственно с сигналь- ными входами модулей аналоговой обработки входных дифференциальных сигналов напряжения и тока, первые выходы которых соединены соответственно с первыми сигналь- ными входами модулей многоканальных аналогово-цифровых преобразователей, а вто- рые выходы соединены с первыми сигнальными входами модулей операционных усилите- лей аналоговых сигналов тока с программируемыми коэффициентами усиления и элемен- тами обратной связи, вторые выходы которых соединены с вторыми сигнальными входам модулей многоканальных аналогово-цифровых преобразователей, выходы которых соеди- нены с сигнальными входами модулей цифровой обработки входных цифровых потоков, з

ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) выходы которых соединены с сигнальными входами модулей децимации цифровых сигна- лов, 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 цифро- вых сигналов, выходы которых соединены соответственно с первым, третьим, пятым и седьмым сигнальными входами цифрового сигнального микропроцессора, второй, четвер- тый, шестой и восьмой управляющие входы-выходы шин адреса, данных и управления ко- торого соединены с соответствующими управляющими входами-выходами модулей ана- логовой обработки входных дифференциальных сигналов напряжения и тока, модулей операционных усилителей аналоговых сигналов тока с программируемыми коэффициен- тами усиления и элементами обратной связи, модулей, многоканальных аналогово-цифро- вых преобразователей, модулей цифровых фильтров и модулей автоматической калиб- ровки цифровых сигналов, девятый вход-выход цифрового сигнального микропроцессора соединен с входами-выходами модуля тактирования опорных сигналов, десятый вход-вы- ход 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 периферий- ных интерфейсов, модуля выходных импульсных телеметрических сигналов и модуля вы- ходных импульсных испытательных сигналов, одиннадцатый вход-выход цифрового сиг- нального микропроцессора соединен с входом-выходом периферийного модуля метроло- гической энергонезависимой памяти, двенадцатый вход-выход цифрового сигнального микропроцессора соединен с первым входом-выходом модуля построения тактового сиг- нала, второй вход-выход которого соединен с первым входом-выходом модуля первичных часов единого времени, второй вход-выход которого соединен с входом-выходом автоном- ного источника электропитания, тринадцатый вход-выход цифрового сигнального микро- процессора соединен с первым входом-выходом периферийного модуля гальванической изоляции цифровых сигналов периферийных интерфейсов и цифровых управляющих сиг- налов 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-выхо- дом модуля построения тактового сигнала, третий вход-выход центрального микропроцес- сора управления, приложений и прикладных аналитических программ соединен с первым входом-выходом модуля синхронизации счетной логики, второй вход-выход которого со- единен 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 ин- формации, пятый вход центрального микропроцессора управления, приложений и при- кладных аналитических программ соединен с выходом модуля интерфейса управления,

4

ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) входы которого соединены с выходами сенсорной панели клавиатуры и сенсорной кнопки пользователя, шестой вход-выход центрального микропроцессора управления, приложе- ний 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 самоди- агностики технического состояния элементов схемы устройства и модулем энергонезави- симой памяти коммуникационных соединений, седьмой управляющий вход-выход цен- трального микропроцессора управления, приложений и прикладных аналитических про- грамм соединен с управляющим входом-выходом модуля силового ключа дифференци- альной защиты с полюсными контактами по числу фаз и нейтрали, исполнительные эле- менты которого коммутируют цепь нагрузки, вход дифференциального трансформатора по числу фаз и нейтрали соединен соответственно с выходом со стороны цепи сетевого ис- точника электропитания и выходом со стороны цепи нагрузки, выход дифференциального трансформатора соединен с сигнальным входом модуля оперативного мониторинга состо- яния цепи переменного тока, выход которого соединен с сигнальным входом модуля чув- ствительных 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 приклад- ных аналитических программ соединен с первым входом-выходом модуля интерфейса до- полнительных функций, второй, третий, четвертый, пятый, шестой и седьмой входы-вы- ходы 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 централь- ного микропроцессора управления, приложений и прикладных аналитических программ со- единен с первым входом-выходом периферийного модуля шлюза цифровых коммуникаци- онных интерфейсов сетевого и прикладного уровней, второй вход-выход которого соеди- нен с первым входом-выходом модуля цифрового коммуникационного интерфейса ниж- него уровня, второй, третий и четвертый входы-выходы которого соединены соответ- ственно с модулями цифровых беспроводных технологий связи ближнего радиуса дей- ствия 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 верх- него уровня, второй, третий и четвертый входы-выходы которого соединены соответ- ственно с модулями цифровых беспроводных технологий связи дальнего радиуса дей- ствия, 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-

5

ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) 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 мо- дуля интерфейса индикации функционирования, выходы которого соединены соответ- ственно с оптическими RGB-светодиодами индикации.

Предлагаемый интеллектуальный счетчик электрической энергии статический может быть осуществлен с использованием имеющейся элементной базы интегральных микро- схем, микроконтроллеров и микропроцессоров, средств и каналов двунаправленных (син- хронных) беспроводных технологий связи, существующего оборудования и известных ма- териалов. Других технических решений аналогичного назначения с подобными существен- ными 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».

Сущность изобретения поясняется чертежами.

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 систе- мами.

На фигурах обозначены: 1 - корпус; 2 - сетевой выпрямитель (AC/DC); 3 - стабилиза- тор величин опорных напряжений электропитания (DC/DC); 4 - микроконтроллер управле- ния 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), содержа- щие 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 - цифро- вой 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 элек- тропотребления; 44 - модуль тактирования опорных сигналов; 45 - модуль гальванической

6

ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) изоляции цифровых сигналов; 46 - модуль выходных периферийных интерфейсов; 47 - мо- дуль выходного импульсного телеметрического сигнала; 48 - модуль выходного импульс- ного испытательного сигнала; 49 - модуль метрологической энергонезависимой памяти; 50

- модуль гальванической изоляции цифровых сигналов периферийных интерфейсов и циф- ровых управляющих сигналов (команд) межпроцессорного взаимодействия; 51 - централь- ный микропроцессор (CPU) управления, приложений и прикладных аналитических про- грамм; 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 энергонезави- симых запоминающих устройств с возможностью расширения памяти; 63 - модуль энерго- независимой памяти штатных и срочных событий, 64 - модуль энергонезависимой памяти автоматической самодиагностики технического состояния элементов схемы устройства; 65

- модуль энергонезависимой памяти коммуникационных соединений; 66 - модуль интер- фейса дополнительных функций с возможностью расширения функций; 67 - модуль датчи- ков оперативного мониторинга штатных и срочных событий; 68 - модуль датчиков автома- тической самодиагностики технического состояния элементов устройства; 69 - модуль дат- чиков 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 коммуникаци- онного интерфейса верхнего уровня, связывающий 83 и 84 - модули цифровой ближней бесконтактной связи (NFC) и радиочастотной идентификации (RFID); 85 - модуль интер- фейса индикации функционирования, включающий 86, 87, 88 и 89 - оптические RGB-све- тодиоды 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 верх- него уровня (Global); 99 - подсистема базовых станций (BSS); 100 - сетевая коммутацион-

7

ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) ная подсистема (NSS); 101 - центр сбора и обработки информации (Data Center), включа- ющий сервер цифровой обработки и хранения данных, входящей и исходящей информа- ции (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 пользо- вательский интерфейс (User Interface). Прием-передача, ввод и вывод данных и информа- ции, управляющих сигналов (команд) между интеллектуальными счетчиками электриче- ской энергии статическими и потребителями (пользователями) совершается исключи- тельно в инкапсулированном (защищенном) виде. Устройство работает следующим обра- зом:

В нормальном рабочем режиме полюсные контакты по числу фаз и нейтрали сило- вого 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.

Дифференциальный трансформатор 90 обеспечивает оперативный мониторинг со- стояния цепи переменного тока, основанного на интегральной оценке изменений диффе- ренциальных токов и магнитных потоков на входе со стороны цепи сетевого источника пи- тания 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 оператив- ного мониторинга состояния цепи переменного тока и модуль 92 чувствительных элемен- тов, соединены с модулем 93 силового ключа дифференциальной защиты с полюсными контактами по числу фаз и нейтрали, обеспечивающими защитное отключение цепи 94 нагрузки.

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 необхо- димости, формирует управляющий сигнал (команду) на защитное отключение цепи 94 нагрузки.

Если к токоведущим частям электроприборов (устройств, оборудования) никто не прикасается и отсутствуют повреждения в изоляции проводников, тогда в первичных об- мотках по числу фаз и нейтрали на входе и на выходе наводятся равные встречно направ- ленные токи и магнитные потоки, в результате чего токи во вторичных обмотках диффе- ренциального 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

8

ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) 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 отклю- чается от цепи сетевого источника электропитания, о чем свидетельствует визуально наблюдаемый оптический RGB-светодиод индикации 86 желтого цвета. Центральный мик- ропроцессор (CPU) 51 управления, приложений и прикладных аналитических программ анализирует модули 91 оперативного мониторинга состояния цепи переменного тока и по- сле устранения источника короткого замыкания или утечки тока подает сигнал (команду) на восстановление схемы электроснабжения, о чем свидетельствует визуально наблюда- емый 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.

Периферийные модуль 2 сетевого выпрямителя (AC/DC) и модуль 3 стабилизатора величин опорных напряжений электропитания (DC/DC) обеспечивают основное и много- уровневое 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 фор- мируют интегрированные регуляторы с низким собственным падением напряжения и опор- ными источниками электропитания, которые дополнительно буферизируются (преобразу- ются) в другие уровни электропитания узлов интегральных микросхем. Модуль 4 микро- контроллера управления электропитанием и первоначального сброса обеспечивает за- держку включения цифровой части интегральных микросхем до 1 миллисекунды, а в слу- чае 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 элек- тропитания на время, необходимое и достаточное для обеспечения электропитанием элек- тронных компонентов штатных и срочных событий, нормального завершения режимов и процессов контроля, учета и анализа, а также коммуникаций для информирования потре- бителей (пользователей) о случившимся. Сетевой источник электропитания при этом от- ключен до момента восстановления схемы электроснабжения.

В нормальном рабочем режиме процесс измерений параметрических показателей цепи переменного тока, количественных и качественных характеристик элекгропотребле- ния реализуется следующим образом: входные дифференциальные сигналы напряжения и тока, поступающие от интегральных измерительных элементов напряжения и тока, сна- чала проходят аналоговую обработку, затем оцифровываются и потом обрабатываются методами цифровой обработки сигналов.

Интегральные измерительные элементы 7, 8, 9 и 10 напряжения и тока по числу фаз и нейтрали выполняют комплексные векторные измерения сверхмалых физических вели- чин всего спектра параметрических сигналов электрической цепи переменного тока, в том числе векторные мгновенные значения частоты (f), напряжения (U) и силы тока (I), а также

9

ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) гармонических составляющих n-ного порядка напряжения (Un) и тока (In). Интеллекгуаль- ный счетчик электрической энергии статический поддерживает различные виды интеграль- ных измерительных элементов тока - измерительные трансформаторы, резистивные де- лители (шунты) и катушки Роговского.

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 со- ставляющих 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 минимиза- ции погрешности и адаптации к дестабилизирующим факторам. Допустимый диапазон входных дифференциальных сигналов не должен превышать ±300 мВ.

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 програм- мируемых 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).

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 параметриче- ские сигналы напряжения и тока, непрерывно изменяющиеся во времени, преобразуются в эквивалентные значения цифровых кодов.

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.

Синхронизированные по времени цифровые потоки параметрических сигналов напряжения и тока поступают на входы модулей 27, 28, 29 и 30 децимации цифровых сиг- налов (DB), где происходит уменьшение частоты дискретизации параметрических сигналов напряжения и тока путем прореживания численных значений цифровых сигналов (отсче- тов) в фиксированных временных интервалах (стробах) и преобразование входных цифро- вых потоков с частотой выборки до 4 МГц в цифровые потоки 16, 24 или 32-битных данных с частотой выборки до 8 кГ ц.

10

ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) Стробированные отсчеты цифровых потоков параметрических сигналов напряжения и тока поступают на входы модулей 31 , 32, 33 и 34 фазовой компенсации (PC), где проис- ходит фазирование входных цифровых потоков параметрических сигналов напряжения и тока путем внесения в них фазовых сдвигов для целей минимизации погрешности и стаби- лизации параметров выходных цифровых потоков параметрических сигналов напряжения и тока.

После фазовой компенсации цифровые потоки параметрических сигналов напряже- ния и тока поступают на входы модулей 35, 36, 37 и 38 цифровых фильтров (DF), содержа- щих высокочастотные фильтры (HPF), устраняющих постоянную составляющую из вход- ных 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, зна- чений активной и реактивной мощностей, а также избирательные фильтры гармонических составляющих (HF), где происходит нахождение значений гармонических составляющих активной и реактивной мощностей.

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 из- меренных величин и соответствующими значениями эталонных величин с поправками для измеренных величин.

Откалиброванные данные поступают на первый, третий, пятый и седьмой входы циф- рового сигнального микропроцессора 43 с шинами адреса, данных и управления, где про- исходит конечная цифровая обработка потоков параметрических сигналов напряжения и тока и в соответствии с заданной программой алгебраическое вычисление, включая ме- тоды цифровой обработки сигналов и векторные методы расчетов интегральных и (или) интервальных параметрических показателей электрической цепи переменного тока, коли- чественных и качественных характеристик электропотребления, включая, но не ограничи- ваясь:

а) параметры напряжения (U) - мгновенные и среднеквадратичные (действующие) зна- чения частоты, фазного (линейного) напряжения, симметричных составляющих напряже- ния, коэффициентов искажения синусоидальности напряжения и n-ной гармонической со- ставляющей напряжения;

б) параметры тока (I) -мгновенные и среднеквадратичные (действующие) значения силы тока, симметричных составляющих силы тока, коэффициентов искажения синусоидально- сти силы тока и n-ной гармонической составляющей силы тока;

в) параметры углов фазового сдвига (ф) - 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;

11

ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) г) параметры электрической энергии - мгновенные и среднеквадратичные (действую- щие) векторные значения активной, реактивной и полной энергии в двух направлениях (прием и отдача), а также энергии потерь;

д) параметры электрической мощности - мгновенные и среднеквадратичные (действую- щие) векторные значения активной, реактивной и полной мощности в двух направлениях (прием и отдача) активной мощности по обратной и нулевой последовательностям, актив- ной и реактивной мощности n-ных гармонических составляющих;

е) параметры качества электрической энергии - мгновенные и среднеквадратичные (действующие) значения отклонения частоты (Dί), отрицательного и положительного от- клонения напряжения (5U(-), 5U(+)) и тока (dI(-), dI(+)), кратковременной и длительной дозы фликера (Pst, Pit), коэффициентов гармонических составляющих напряжения до 50-го по- рядка (KU(n)) и тока (К1(п)), суммарного коэффициента гармонических составляющих напряжения (KU) и тока (KI), коэффициентов несимметрии напряжений (K2U, K0U) и тока (K2I, KOI) по обратной и нулевой последовательности, кратковременных и длительных пре- рываний напряжения (AtnP), провалов напряжения и длительность провалов напряжения (АШ), перенапряжения и длительность перенапряжений (АШН);

ж) вспомогательные параметры - мгновенные и среднеквадратичные (действующие) значения напряжения и тока, активной мощности в диапазоне частот от 0 до 4 кГц и актив- ной мощности в диапазоне основной частоты от 45 до 65 Г ц, значения частоты и периода колебаний цепи переменного тока, момент пересечения синусоидой нуля, фазовую за- держку, перенапряжения (SWELL), провалы напряжения (SAG), утечки тока и др.

Для автоматической коррекции программируемых метрологических характеристик, минимизации погрешности и адаптации к дестабилизирующим факторам со второго, чет- вертого, шестого и восьмого управляющих входов-выходов шин адреса, данных и управ- ления цифрового сигнального микропроцессора 43 поступают управляющие сигналы (ко- манды) на соответствующие управляющие входы-выходы модулей 11 , 12, 13 и 14 анало- говой обработки входных дифференциальных сигналов напряжения и тока, модулей 15, 16, 17 и 18 операционных усилителей аналоговых сигналов тока с программируемыми ко- эффициентами усиления и элементами обратной связи, модулей 19, 20, 21 и 22 многока- нальных аналогово-цифровых преобразователей, модулей 35, 36, 37 и 38 цифровых филь- тров и модулей 39, 40, 41 и 42 автоматической калибровки цифровых сигналов.

Модуль 44 тактирования опорных сигналов, используя внешний тактовый сигнал, по- ступающий 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 управле- ния электропитанием и первоначального сброса для получения плавного запуска и форми- рования необходимых опорных сигналов (1 кГц, 4 МГц, 8 МГц и 25 МГц) аналоговой и циф- ровой частей интегральных микросхем.

Оперативные данные и информация о результатах векторных измерений, аналоговой и цифровой обработки и калибровки (градуировки) цифровых параметрических сигналов,

12

ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) векторных расчетов интегральных и (или) интервальных параметрических показателей электрической цепи переменного тока, количественных и качественных характеристик электропотребления сохраняются во внутренней памяти цифрового сигнального микропро- цессора 43 с шинами адреса, данных и управления. Накопленные и сохраненные опера- тивные данные и информация из внутренней памяти цифрового сигнального процессора

43 с шинами адреса, данных и управления периодически переписывается в модуль 49 мет- рологической энергонезависимой памяти, предназначенной для длительного хранения метрологических оперативных данных и информации.

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 гальваниче- ской изоляции цифровых сигналов выдает на модуль 46 выходных периферийных интер- фейсов, модуль 47 выходного импульсного телеметрического сигнала и модуль 48 выход- ного импульсного испытательного сигнала оперативные данные и дискретные импульсные сигналы постоянной счетчика, выраженной в числе импульсов на киловатт-час (имп/кВт-ч).

Модуль 46 выходных периферийных интерфейсов обеспечивает организацию связи, приема-передачи данных и информации, сопряжение цифрового сигнального микропро- цессора 43 с шинами адреса, данных и управления с другими внешними периферийными цифровыми устройствами.

Модуль 47 выходного импульсного телеметрического сигнала обеспечивает опера- тивный 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.

Модуль 48 выходного импульсного испытательного сигнала используют для первич- ного и периодических испытаний (поверки) и передачи постоянной счетчика на испытатель- ный (поверочный) стенд. Число дискретных импульсов равно 7200 имп/кВт и в режиме ис- пытания (поверки) дублируется на визуально наблюдаемый оптический RGB-светодиод индикации 86 желтого цвета.

Все интегральные и (или) интервальные параметрические показатели цепи перемен- ного тока, количественные и качественные характеристики электропотребления, а также оперативные данные и информация, хранящиеся в модуле 49 метрологической энергоне- зависимой памяти, через модуль 50 гальванической изоляции цифровых сигналов перифе- рийных интерфейсов и цифровых управляющих сигналов межпроцессорного взаимодей- ствия поступают на первый вход-выход центрального микропроцессора (CPU) 51 управле- ния, приложений и прикладных аналитических программ.

Для целей уменьшения интермодуляционных искажений сигналов, обеспечения коге- рентности 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

13

ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) аналитических программ соединены с модулем 52 построения тактового сигнала, модулем

53 первичных часов единого времени и автономным источником 54 электропитания пер- вичных 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.

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 энер- гии статического, обеспечивают модуль 57 интерфейса электронного отсчетного устрой- ства и модуль 58 визуализации и отображения информации (дисплей).

Модуль 59 интерфейса управления, сенсорная панель 60 клавиатуры и 61 сенсорная кнопка пользователя позволяют потребителю (пользователю) в нормальном рабочем ре- жиме вводить (заносить) и (или) выводить (извлекать) оперативные и архивные данные и информацию и (или) дискретные управляющие сигналы.

Все накопленные и сохраненные во внутренней памяти центрального микропроцес- сора 51 управления, приложений и прикладных аналитических программ оперативные и архивные данные и информация через модуль 62 интерфейса энергонезависимых запоми- нающих 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 техниче- ского состояния элементов схемы устройства и модуль 65 энергонезависимой памяти ком- муникационных соединений с произвольным доступом, предназначенных для длительного хранения оперативных данных и информации.

Оперативный комплексный мониторинг штатных и срочных событий, автоматическую самодиагностику технического состояния всех элементов устройства, управление и регу- лирование комплексных векторных измерений, автоматическую коррекцию программируе- мых метрологических характеристик для минимизации погрешности и адаптации к деста- билизирующим 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 тех- нического 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 регулирова- ния, формируемых центральным микропроцессором (CPU) 51 управления, приложений и прикладных аналитических программ.

Информационный обмен между центральным микропроцессором (CPU) 51 управле- ния, 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.

14

ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) Модуль 74 цифровых коммуникационных интерфейсов нижнего уровня обеспечивает оперативное коммуникационное взаимодействие с модулями 75, 76 и 77 цифровых бес- проводных технологий связи ближнего радиуса действия с низким энергопотреблением (WPAN, WLAN, LPWAN) включая, но не ограничиваясь BluetoothLE, ANT, ZigBee, PassiveWi- Fi и 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 ин- формационных 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 (распозна- вания образов) электроприборов (устройств, оборудования), включенных в электрическую цепь переменного тока и с использованием двунаправленных (синхронных) цифровых ка- налов беспроводных технологий связи и открытых стандартизированных протоколов ин- формационного обмена.

Модуль 78 первого цифрового коммуникационного интерфейса верхнего уровня обес- печивает оперативное коммуникационное взаимодействие с модулями 79, 80 и 81 цифро- вых беспроводных технологий связи дальнего радиуса действия (WMAN, WWAN, LPWAN) включая, но не ограничиваясь, LoRa и GSM стандартов GPRS/EDGE/LTE/NB-loT с незаме- няемой 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 ин- формационных пакетов (входящих в сеть и исходящих из сети), оперативное прохождение информационных пакетов определенных форматов между интеллектуальным счетчиком электрической энергии статическим и смежными информационно-вычислительными ком- плексами 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 техно- логии связи и открытых стандартизированных протоколов информационного обмена.

Модуль 82 второго цифрового коммуникационного интерфейса верхнего уровня обес- печивает оперативное коммуникационное взаимодействие с модулями 83 цифровой ближ- ней бесконтактной связи (NFC) и 84 радиочастотной идентификации (RFID) которые предо- ставляют дополнительные возможности обмена информационными пакетами между ин- теллектуальным счетчиком электрической энергии статическим и цифровыми мобильными устройствами потребителей (пользователей). Указанные технологии объединяют интер- фейсы бесконтактной карты и считывателя стандарта ISO 14443, поддерживает связь с

15

ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) подобными устройствами и совместима с существующей инфраструктурой платежных си- стем, а также обеспечивает администрирование персонала производителей электрической энергии, сетевых компаний, поставщиков энергоресурсов и коммунальных услуг.

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) циф- ровых каналов беспроводных технологий связи и открытых стандартизированных протоко- лов информационного обмена во внешней (глобальной) информационной системе совер- шается исключительно в инкапсулированном (защищенном) виде на смежный информаци- онно-вычислительный комплекс высшего уровня для средств, процессов, задач и решений автоматизированных информационно-измерительных систем контроля и учета энергоре- сурсов (АИИС КУЭ).

В нормальном рабочем режиме через модуль 85 интерфейса индикации функциони- рования на визуально наблюдаемые оптические RGB-светодиоды индикации 86, 87, 88 и 89 дублируются запрограммированные штатные и срочные события, а также рабочие ре- жимы и процессы функционирования интеллектуального счетчика электрической энергии статического.

Программно-аппаратные средства интеллектуального счетчика электрической энер- гии статического представляют собой готовые (обновляемые) программные продукты для средств, процессов, задач и решений, которые поддерживают:

а) большой спектр цифровых интерфейсов интеллектуальных технических средств, из- мерительных приборов и оконечных устройств, включая счетчики, датчики, сенсоры и де- текторы по видам энергоресурсов, движения, положения и совершаемых действий, а также иных интеллектуальных технических средств;

б) дистанционный (удаленный) массовый сбор данных и информации с интеллектуаль- ных технических средств, измерительных приборов и оконечных устройств, включая счет- чики, датчики, сенсоры и детекторы по видам энергоресурсов, движения, положения и со- вершаемых действий;

в) прием-передачу дискретных сигналов управления и регулирования интеллектуаль- ных технических средств, измерительных приборов и различных локальных оконечных устройств, включая счетчики, датчики, сенсоры и детекторы по видам энергоресурсов, дви- жения, положения и совершаемых действий;

г) «online сервис» - массовый сбор данных и информации с интеллектуальных техниче- ских средств, измерительных приборов и различных локальных оконечных устройств, включая счетчики, датчики, сенсоры и детекторы по видам энергоресурсов, движения, по- ложения и совершаемых действий, в режиме реального времени;

д) «облачную инфраструктуру» - для визуализации функционирования интеллекгуаль- ных технических средств, измерительных приборов и различных локальных оконечных

16

ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) устройств, включая счетчики, датчики, сенсоры и детекторы по видам энергоресурсов, дви- жения, 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;

е) «мобильные приложения для iOS и Android» - предоставляется потребителям (поль- зователям) абсолютно бесплатно, сервис доступен на смартфонах и планшетах в любое время из любой точки мира;

ж) открытые стандартизированные протоколы обмена данными и актуализацию новых модификаций протоколов;

з) статистику и аналитику использования различных видов энергоресурсов, энергоноси- телей и коммунальных услуг в режиме реального времени, расчет технологических расхо- дов (потерь), формирование энергетических и ресурсных балансов, а также прогнозирова- ние планового потребления на перспективу;

и) оперативные и архивные данные и информацию контроля показателей качества элек- трической энергии, других видов энергоресурсов и коммунальных услуг;

к) оперативные и архивные данные и информацию штатных и срочных событий, прото- колов технологических режимов, уведомление о внерегламентных событиях, внештатных или аварийных ситуациях;

л) комплексные решения «под ключ» - железо, программное и аппаратное обеспечение от одного производителя;

м) регистрацию и сертификацию программно-аппаратных средств ИВК ВУ, регистрацию и сертификацию типа АИИС КУЭ;

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 соверша- емых действий, цифровых средств и каналов беспроводных технологий связи, техническая поддержка и обновление программного и аппаратного обеспечения;

о) интеграцию со смежными информационными системами производителей энергоре- сурсов, сетевых компаний, поставщиков энергоресурсов и коммунальных услуг, жилищ- ными организациями, государственными контролирующими и надзорными органами, предоставление авторизованного доступа, передача показаний и специализированных от- четов;

п) распределенную кластерную архитектуру серверов «облачной инфраструктуры» с ре- пликацией данных (надежность, резервирование), отсутствие расходов потребителей (пользователей) на установку, обслуживание серверов и лицензионных платежей за ис- пользование системы управления базами данных;

р) неограниченный потенциал расширения на программном уровне функциональных возможностей под уникальные специализированные требования потребителей (пользова- телей).

17

ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) Для работы с внешней (глобальной) информационной системой в интеллектуальных счетчиках электрической энергии статических используется включая, но не ограничиваясь стандартизированный OASIS упрощенный сетевой протокол MQTT (Message Queue Telemetry Transport). 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 привя- заны программным кодом отправки сообщений к подписчикам (subscribers).

Все сообщения делятся на один или несколько классов сообщений, которые абстра- гированы от конкретных издателей и не содержат сведений о своих подписчиках. Модель «издатель-подписчик», как расширенный шаблон «наблюдатель», дополнительно содер- жит канал событий (event-channel), специально предназначенный для оповещения о штат- ных 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, расположен- ными 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.

Преимущества сетевого протокола MQTT :

а) несложен в использовании и представляет собой программный блок без лишней функциональности, который может быть легко встроен в любую сложную интеллектуаль- ную систему;

б) шаблон «издатель-подписчик» подходит для большинства решений интеллектуаль- ных технических средств, измерительных приборов, различных локальных оконечных устройств, включая счетчики, датчики, сенсоры и детекторы по видам энергоресурсов, дви- жения, положения и совершаемых действий, предоставляет возможность устройствам ав- тономно выходить на связь и публиковать сообщения, которые не были заранее известны или предопределены;

в) несложен в администрировании;

г) понижена нагрузка на канал связи;

д) функционирование в условиях нестабильных каналов связи и иных проблем на линии; е) никаких ограничений на форматы передаваемых данных.

Кроме того, в заявленном изобретении реализована программируемая функция опе- ративного 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;

18

ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) 10000 Вт; 20000 Вт; 30000 Вт; 40000 Вт и 50000 Вт в жилых, нежилых и бытовых помеще- ниях общественных и административных зданий, предприятий промышленности, среднего и малого предпринимательства.

Благодаря ряду нововведений и улучшений предлагаемый интеллектуальный счет- чик электрической энергии статический превосходит существующие аналоги по целому ряду показателей:

а) высокая точность измерений 0,1% при динамическом диапазоне 1 :5000;

б) широкая полоса пропускания с частотой выборки до 4 МГц;

в) число измерительных каналов достигает восьми, по четыре канала для напряжения и тока;

г) поддержка различных измерительных элементов тока (трансформаторы тока, рези- стивные делители (шунты), катушки Роговского);

д) измерение мгновенных и среднеквадратичных (действующих) значений частоты, напряжений и токов, активной и реактивной энергии, активной, реактивной и полной мощ- ности;

е) установление показателей качества электрической энергии, в том числе, перенапря- жений, провалов напряжений, токовых перегрузок и утечек тока;

ж) наличие интерфейса SPI, обеспечивающего двунаправленную приемопередачу дан- ных, синхронизированных с тактовым (опорным) сигналом;

з) наличие интерфейса UART, обеспечивающего двунаправленный прием-передачу данных с использованием метода преобразования универсального асинхронного приема- передатчика;

и) наличие интерфейса USB «UniversalSerialBus», обеспечивающего двунаправленный обмен данными и электропитание периферийных цифровых устройств, сетевая архитек- тура которого позволяет к одному разъему подключать большое число периферийных циф- ровых устройств;

к) по одному из интерфейсов SPI/UART/USB обеспечивается организация связи, при- ема-передачи данных и информации, внешнее соединение, простое, надежное и высоко- скоростное 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.

Заявителем были изготовлены и успешно испытаны опытные образцы предлагаемого интеллектуального счетчика электрической энергии статического.

Раскрытый выше конкретный пример приведен для целей иллюстрирования и описа- ния. Его не следует толковать как исчерпывающий или ограничивающий техническое ре- шение. Возможны разнообразные модификации и изменения, следующие из раскрытой в настоящем описании идеи технического решения. Объем защиты определен прилагаемой формулой изобретения.

19

ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26)