[go: up one dir, main page]

RU2693012C1 - System and method for monitoring and controlling electrical devices - Google Patents

System and method for monitoring and controlling electrical devices Download PDF

Info

Publication number
RU2693012C1
RU2693012C1 RU2018144713A RU2018144713A RU2693012C1 RU 2693012 C1 RU2693012 C1 RU 2693012C1 RU 2018144713 A RU2018144713 A RU 2018144713A RU 2018144713 A RU2018144713 A RU 2018144713A RU 2693012 C1 RU2693012 C1 RU 2693012C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
electrical devices
switching module
monitoring
power supply
electrical
Prior art date
Application number
RU2018144713A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Михаил Михайлович Пукемо
Original Assignee
Михаил Михайлович Пукемо
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Михаил Михайлович Пукемо filed Critical Михаил Михайлович Пукемо
Priority to RU2018144713A priority Critical patent/RU2693012C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2693012C1 publication Critical patent/RU2693012C1/en
Priority to PCT/RU2019/050247 priority patent/WO2020130885A1/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00Circuit arrangements for AC mains or AC distribution networks
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R19/00Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
    • G01R19/25Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof using digital measurement techniques
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/50Testing of electric apparatus, lines, cables or components for short-circuits, continuity, leakage current or incorrect line connections

Landscapes

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

Abstract

FIELD: electronics.SUBSTANCE: use: in electrical engineering for monitoring and controlling electrical devices. Monitoring system includes a power supply line of electrical devices connected to a controller for monitoring and controlling electrical devices and connected to at least one switching module for connection of an electrical device. Switching module of electric device connection has processor located in housing, connected through data transmission unit with data transmission line, processor is also connected to power supply unit of switching module and galvanic decoupling unit, which is connected to power channel of electric device connection.EFFECT: technical result is possibility of monitoring and control of electrical devices when connecting them with one cable.11 cl, 4 dwg

Description

Область техники, к которой относится изобретение. The technical field to which the invention relates .

Изобретение относится к области электротехники, более конкретно к способам и системам для мониторинга и управления электрическими устройствами, включающим в себя линию электропитания электрических устройств, соединенную с контроллером мониторинга и управления электрическими устройствами, и соединенную с, по меньшей мере, одним коммутационным модулем подключения электрического устройства.The invention relates to the field of electrical engineering, more specifically to methods and systems for monitoring and controlling electrical devices, including a power supply line of electrical devices, connected to a controller for monitoring and controlling electrical devices, and connected to at least one switching module connecting electrical devices .

Уровень техники системы.The prior art of the system.

Согласно первой из своих сторон, настоящее изобретение относится к системе для мониторинга и управления электрическими устройствами, которая включает в себя линию электропитания электрических устройств, соединенную с контроллером мониторинга и управления электрическими устройствами, и соединенную с, по меньшей мере, одним коммутационным модулем подключения электрического устройства.According to the first of its parties, the present invention relates to a system for monitoring and controlling electrical devices, which includes a power supply line of electrical devices connected to a monitoring controller and control of electrical devices, and connected to at least one switching module connecting electrical devices .

Такая система описана в патенте РФ на полезную модель № 152467, опубликованном 27 мая 2015. Such a system is described in the RF patent for useful model No. 152467, published on May 27, 2015.

Данная система является наиболее близкой по технической сути и достигаемому техническому результату и выбрана за прототип предлагаемого изобретения как устройства.This system is the closest to the technical essence and the achieved technical result and selected for the prototype of the present invention as a device.

Недостатком этого прототипа является невозможность простой коммутации устройств по одному кабелю, что приводит к невозможности мониторинга и управления электрическими устройствами при соединении устройств по одному кабелю. Кроме того такая система имеет и другие недостатки:The disadvantage of this prototype is the impossibility of simply switching devices through a single cable, which makes it impossible to monitor and control electrical devices when connecting devices using a single cable. In addition, this system has other disadvantages:

• невозможность простого проектирования любых систем. • impossibility of simple design of any systems.

• невозможность простого масштабирования системы,• impossibility of simple system scaling,

• невозможность реконструкции существующих систем, при повышении качества мониторинга и управления, и при одновременном сокращения числа коммутационных проводов.• impossibility to reconstruct existing systems, while improving the quality of monitoring and management, and at the same time reducing the number of switching wires.

Раскрытие изобретения как системы.Disclosure of the invention as a system.

Настоящее изобретение, главным образом, имеет целью предложить систему для мониторинга и управления электрическими устройствами, позволяющую, по меньшей мере, сгладить, как минимум, один из указанных выше недостатков, а именно: обеспечить возможность мониторинга и управления электрическими устройствами при соединении их между собой одним кабелем, что и является решаемой поставленной задачей.The present invention mainly aims to propose a system for monitoring and controlling electrical devices, allowing at least to smooth out at least one of the above disadvantages, namely, to enable monitoring and control of electrical devices when they are connected to each other. cable, which is a solvable task.

Для достижения этой цели коммутационный модуль подключения электрического устройства имеет расположенный в корпусе процессор, соединенный через блок передачи данных с линией передачи данных, процессор также соединен с блоком питания коммутационного модуля и блоком гальванической развязки, который соединен с силовым каналом подключения электрического устройства.To achieve this goal, the electrical device connection module has a processor located in the case, connected via a data transmission unit to the data line, the processor is also connected to the power module of the switching module and galvanic isolation unit, which is connected to the power channel connecting the electric device.

Благодаря данным выгодным характеристикам появляется возможность подключения электрических устройств, например силовых установок, датчиков и прочего, к контроллеру мониторинга и управления через коммутационный модуль подключения электрического устройства, который позволяет продолжать наращивать систему, подключая новые электрические устройства, через один кабель. Thanks to these advantageous characteristics, it is possible to connect electrical devices, such as power plants, sensors and other things, to the monitoring and control controller via a switching module connecting electrical devices, which allows you to continue building up the system by connecting new electrical devices through a single cable.

Кроме того это дает возможность простого проектирования любых систем, не нужно каждый раз решать задачу сложной электрической коммуникации, что важно, когда система включает большое количество различных электрических устройств, например система «Умный дом» или любая сложная очистная система. In addition, it enables the simple design of any systems, you do not need to solve the problem of complex electrical communication each time, which is important when the system includes a large number of different electrical devices, for example, the Smart Home system or any complex cleaning system.

Дополнительно это дает возможность простого масштабирования уже существующей системы, можно при необходимости в любой момент без какой-либо переделки системы добавить новые электрические устройства. Например, в существующую систему «Умный дом», которая управляет электрическими устройствами внутри дома и считывает информацию с датчиков, расположенных внутри дома, просто добавить любые датчики или электрические устройства, расположенные снаружи дома, например подсистему «Умный сад» с автоматическим освещением и поливом. In addition, this allows simple scaling of an already existing system; if necessary, at any moment without any alteration of the system, it is possible to add new electrical devices. For example, in the existing Smart Home system, which controls electrical devices inside the house and reads information from sensors located inside the house, simply add any sensors or electrical devices located outside the house, for example, the Smart Garden subsystem with automatic lighting and irrigation.

Кроме того, что также важно, это дает возможность реконструкции существующих систем, при повышении качества мониторинга и управления, и при одновременном сокращения числа коммутационных проводов. То есть существующие датчики и различные электрические устройства, можно заново подсоединить через один кабель, просто подключив везде предлагаемый коммутационный модуль подключения электрического устройства.In addition, what is also important, it enables the reconstruction of existing systems, while improving the quality of monitoring and control, and at the same time reducing the number of switching wires. That is, existing sensors and various electrical devices can be reconnected through a single cable, simply by connecting the proposed electrical device connection module everywhere.

Существует вариант изобретения, в котором система включает в себя преобразователь, выполненный с возможностью сложения сигнала линии передачи данных и электропитания в суммарный сигнал в линии электропитания, соединенный с контроллером мониторинга и управления электрическими устройствами, и обратный преобразователь, выполненный с возможностью выделения информационного сигнала из суммарного сигнала в линии электропитания, соединённый с каждым коммутационным модулем подключения электрического устройства.There is an embodiment of the invention in which the system includes a converter configured to add a data link and power supply signal to a total signal in a power supply line connected to an electrical device monitoring and control controller, and an inverse converter configured to extract an information signal from the total a power line signal connected to each electrical device connection module.

Благодаря данным выгодным характеристикам появляется возможность достигать все вышеперечисленное путем соединения не только одним кабелем, но и одной линией, совмещающей в себе и электропитание и передачу информационных сигналов. Это дополнительно упрощает проектирование, монтаж и реконструкцию различных систем для мониторинга и управления электрическими устройствами.Thanks to these advantageous characteristics, it is possible to achieve all of the above by connecting not only one cable, but also one line that combines both power supply and transmission of information signals. This further simplifies the design, installation and reconstruction of various systems for monitoring and controlling electrical devices.

Существует еще и такой вариант изобретения, в котором корпус коммутационного модуля выполнен водонепроницаемым. There is also a variant of the invention in which the case of the switching module is made waterproof.

Благодаря данной выгодной характеристике появляется возможность использование коммутационного модуля в жидких средах, например в резервуарах с насосным оборудованием или в естественных природных условиях, под открытым небом, в водоемах. Thanks to this advantageous characteristic, it is possible to use a switching module in liquid media, for example, in tanks with pumping equipment or in natural environmental conditions, in the open air, in water bodies.

Существует также вариант изобретения, в котором линия электропитания электрических устройств имеет несколько фаз, а коммутационный модуль выполнен с возможностью защиты каждой фазы отдельным предохранителем. There is also a variant of the invention in which the power line of electrical devices has several phases, and the switching module is configured to protect each phase with a separate fuse.

Благодаря данной выгодной характеристике появляется возможность автоматического отключения электрооборудования в случае короткого замыкания или превышения контролируемых параметров. Thanks to this advantageous characteristic, it is possible to automatically turn off electrical equipment in the event of a short circuit or excess of monitored parameters.

Существует кроме того и такой вариант изобретения, в котором коммутационный модуль включает в себя, по меньшей мере, один датчик температуры устройства.There is also an embodiment of the invention in which the switching module includes at least one temperature sensor of the device.

Благодаря данной выгодной характеристике появляется возможность контроля температуры устройства, и автоматического формирования управляющих сигналов при превышении заданных параметров температуры. Due to this advantageous characteristic, it is possible to control the temperature of the device, and automatically generate control signals when the specified temperature parameters are exceeded.

Существует еще один вариант изобретения, в котором коммутационный модуль включает в себя, по меньшей мере, один датчик силы тока по каждой фазе.There is another variant of the invention in which the switching module includes at least one current sensor for each phase.

Благодаря данной выгодной характеристике появляется возможность контроля силы тока по каждой фазе и автоматического формирования управляющих сигналов при превышении заданных параметров силы тока по каждой фазе.Due to this advantageous characteristic, it is possible to control the current intensity for each phase and automatically generate control signals when the current parameters are exceeded for each phase.

Существует также вариант изобретения, в котором линия электропитания электрических устройств имеет несколько фаз, а коммутационный модуль выполнен с возможностью управления каждой фазой отдельно или синхронно.There is also a variant of the invention in which the power line of electrical devices has several phases, and the switching module is configured to control each phase separately or synchronously.

Благодаря данной выгодной характеристике появляется возможность управления каждой фазой отдельно или синхронно.Thanks to this advantageous characteristic, it is possible to control each phase separately or synchronously.

Существует, наконец, вариант изобретения, в котором процессор коммутационного модуля выполнен с возможностью отключения подключённых электрических устройств при превышении заранее предустановленных значений по нагрузке для каждого из электрических устройств.Finally, there is a variant of the invention in which the processor of the switching module is configured to turn off the connected electrical devices when the predetermined load values for each of the electrical devices are exceeded.

Благодаря данной выгодной характеристике появляется возможность контроля предустановленных значений по нагрузке и автоматического формирования управляющих сигналов при превышении заданных параметров предустановленных значений по нагрузке для каждого из электрических устройств.Due to this advantageous characteristic, it is possible to control the pre-set values for the load and automatically generate control signals when the preset values for the load for each of the electrical devices are exceeded.

Таким образом, в данном изобретении поставлена задача – возможность мониторинга и управления электрическими устройствами при соединении их между собой одним кабелем. Поставленная задача решена с помощью указанных выше характеристик. Thus, in this invention the task is set - the ability to monitor and control electrical devices when connecting them together with one cable. The problem is solved using the above characteristics.

Уровень техники способа.The level of technology method.

Другой своей стороной настоящее изобретение к способу мониторинга и управления электрическими устройствами, при котором соединяют линию электропитания электрических устройств с контроллером мониторинга и управления электрическими устройствами.Another aspect of the present invention is to a method of monitoring and controlling electrical devices, in which a power supply line of electrical devices is connected to a monitoring and control controller of electrical devices.

Такой способ описан в описании работы системы по патенту РФ на полезную модель № 152467, опубликованном 27 мая 2015. This method is described in the description of the work of the system according to the patent of the Russian Federation for utility model No. 152467, published on May 27, 2015.

Данный способ является наиболее близким по технической сути и достигаемому техническому результату и выбран за прототип предлагаемого изобретения.This method is the closest to the technical essence and the achieved technical result and selected for the prototype of the present invention.

Недостатком этого прототипа также является невозможность простой коммутации устройств по одному кабелю, что приводит к невозможности мониторинга и управления электрическими устройствами при соединении устройств по одному кабелю. Кроме того такой способ имеет и другие недостатки:The disadvantage of this prototype is also the impossibility of simply switching devices using a single cable, which makes it impossible to monitor and control electrical devices when connecting devices using a single cable. In addition, this method has other disadvantages:

• невозможность простого проектирования любых систем. • impossibility of simple design of any systems.

• невозможность простого масштабирования системы,• impossibility of simple system scaling,

• невозможность реконструкции существующих систем, при повышении качества мониторинга и управления, и при одновременном сокращения числа коммутационных проводов• impossibility to reconstruct existing systems, while improving the quality of monitoring and management, and at the same time reducing the number of switching wires

Раскрытие изобретения как способа.Disclosure of the invention as a method.

Опирающееся на это оригинальное наблюдение настоящее изобретение, главным образом, имеет целью предложить способ мониторинга и управления электрическими устройствами, при котором соединяют линию электропитания электрических устройств с контроллером мониторинга и управления электрическими устройствами, позволяющий, по меньшей мере, сгладить, как минимум, один из указанных выше недостатков, а именно: обеспечить возможность мониторинга и управления электрическими устройствами при соединении их между собой одним кабелем, что и является решаемой поставленной задачей.Based on this original observation, the present invention mainly aims to provide a method for monitoring and controlling electrical devices, in which a power supply line of electrical devices is connected to an electrical monitoring and control controller of electrical devices, allowing at least one of these to be smoothed out. above disadvantages, namely: to provide the ability to monitor and control electrical devices when they are connected to each other with one cable, which is to solve tasks.

Для достижения этой цели способ включает в себя следующие этапы:To achieve this goal, the method includes the following steps:

• соединяют линию электропитания электрических устройств с, по меньшей мере, одним коммутационным модулем подключения электрического устройства, имеющим расположенный в корпусе процессор, • connect the power supply line of the electrical devices with at least one switching module connecting the electrical device having a processor located in the housing,

• соединяют процессор через блок передачи данных с линией передачи данных, • connect the processor through the data transfer unit with the data line,

• соединяют процессор также с блоком питания коммутационного модуля и блоком гальванической развязки, который • connect the processor also to the power supply unit of the switching module and the galvanic isolation unit, which

• соединяют с силовым каналом подключения электрического устройства,• connect to the power channel connecting the electrical device,

• для управления электрическими устройствами передают через контроллер мониторинга и управления электрическими устройствами управляющие сигналы на коммутационный модуль подключения электрического устройства, и далее на само электрическое устройство,• to control electrical devices, they transmit control signals to the switching module of the electrical device connection, through the controller for monitoring and controlling electrical devices, and then to the electrical device itself,

• для мониторинга состояния электрического устройства, передают сигналы с процессора коммутационного модуля подключения электрического устройства.• to monitor the state of the electrical device, transmit signals from the processor of the electrical device connecting module.

Благодаря данным выгодным характеристикам появляется возможность подключения электрических устройств, например силовых установок, датчиков и прочего, к контроллеру мониторинга и управления через коммутационный модуль подключения электрического устройства, который позволяет продолжать наращивать систему, подключая новые электрические устройства, через один кабель. Thanks to these advantageous characteristics, it is possible to connect electrical devices, such as power plants, sensors and other things, to the monitoring and control controller via a switching module connecting electrical devices, which allows you to continue building up the system by connecting new electrical devices through a single cable.

Кроме того это дает возможность простого проектирования любых систем, не нужно каждый раз решать задачу сложной электрической коммуникации, что важно, когда система включает большое количество различных электрических устройств, например система «Умный дом» или любая сложная очистная система. In addition, it enables the simple design of any systems, you do not need to solve the problem of complex electrical communication each time, which is important when the system includes a large number of different electrical devices, for example, the Smart Home system or any complex cleaning system.

Дополнительно это дает возможность простого масштабирования уже существующей системы, можно при необходимости в любой момент без какой-либо переделки системы добавить новые электрические устройства. Например, в существующую систему «Умный дом», которая управляет электрическими устройствами внутри дома и считывает информацию с датчиков, расположенных внутри дома, просто добавить любые датчики или электрические устройства, расположенные снаружи дома, например подсистему «Умный сад» с автоматическим освещением и поливом. In addition, this allows simple scaling of an already existing system; if necessary, at any moment without any alteration of the system, it is possible to add new electrical devices. For example, in the existing Smart Home system, which controls electrical devices inside the house and reads information from sensors located inside the house, simply add any sensors or electrical devices located outside the house, for example, the Smart Garden subsystem with automatic lighting and irrigation.

Существует вариант изобретения, в котором способ включает в себя следующие этапы, при которых складывают через преобразователь, соединенный с контроллером мониторинга и управления электрическими устройствами, сигнал линии передачи данных и электропитания в суммарный сигнал в линии электропитания, а при подачи его на каждый коммутационный модуль подключения электрического устройства выделяют через обратный преобразователь, соединенный с указанным коммутационным модулем, информационный сигнал из суммарного сигнала в линии электропитания.There is a variant of the invention in which the method includes the following steps, in which the signal of the data transmission line and power supply is added to the total signal in the power supply line through a converter connected to the monitoring and control controller of electrical devices, and when it is fed to each switching module electrical device emit through the inverter connected to the specified switching module, the information signal from the total signal in the power line Tania.

Благодаря данным выгодным характеристикам появляется возможность достигать все вышеперечисленное путем соединения не только одним кабелем, но и одной линией, совмещающей в себе и электропитание и передачу информационных сигналов. Это дополнительно упрощает проектирование, монтаж и реконструкцию различных систем для мониторинга и управления электрическими устройствами.Thanks to these advantageous characteristics, it is possible to achieve all of the above by connecting not only one cable, but also one line that combines both power supply and transmission of information signals. This further simplifies the design, installation and reconstruction of various systems for monitoring and controlling electrical devices.

Существует еще один вариант изобретения, в котором автоматически отключают подключённые электрические устройства при превышении заранее предустановленных значений по нагрузке для каждого из электрических устройств при помощи процессора коммутационного модуля.There is another variant of the invention in which the connected electrical devices are automatically disconnected when the pre-set load values for each of the electrical devices are exceeded using a switching module processor.

Благодаря данным выгодным характеристикам появляется возможность автоматически отключать подключённые электрические устройства при превышении заранее предустановленных значений по нагрузке для каждого из электрических устройств при помощи процессора коммутационного модуля.Thanks to these advantageous characteristics, it is possible to automatically disconnect the connected electrical devices when the pre-set load values for each of the electrical devices are exceeded using a switching module processor.

Краткое описание чертежей.Brief description of the drawings.

Другие отличительные признаки и преимущества изобретения ясно вытекают из описания, приведенного ниже для иллюстрации и не являющегося ограничительным, со ссылками на прилагаемые рисунки, на которых:Other distinctive features and advantages of the invention clearly follow from the description below for illustration and not being restrictive, with reference to the accompanying drawings, in which:

- фигура 1 схематично изображает устройство системы для мониторинга и управления электрическими устройствами согласно изобретению,- figure 1 schematically depicts the device system for monitoring and controlling electrical devices according to the invention,

- фигура 2 схематично изображает устройство коммутационного модуля системы для мониторинга и управления электрическими устройствами согласно изобретению,- figure 2 schematically depicts the device switching module of the system for monitoring and controlling electrical devices according to the invention,

- фигура 3 схематично изображает этапы способа мониторинга и управления электрическими устройствами, согласно изобретению- figure 3 schematically depicts the steps of the method of monitoring and control of electrical devices according to the invention

- фигура 4 изображает интерфейс программы управления контроллером при реализации способа мониторинга и управления электрическими устройствами, согласно изобретению.- figure 4 depicts the interface of the controller control program when implementing the method of monitoring and controlling electrical devices according to the invention.

Согласно фигуре 1 система для мониторинга и управления электрическими устройствами 1 включает в себя линию электропитания электрических устройств 1, соединенную с контроллером 2 мониторинга и управления электрическими устройствами 1, и соединенную с, по меньшей мере, одним коммутационным модулем 3 подключения электрического устройства 1. Коммутационный модуль 3 подключения электрического устройства имеет расположенный в корпусе 30 процессор 31, соединенный через блок передачи данных 32 с линией передачи данных. Процессор 31 также соединен с блоком питания 33 коммутационного модуля и блоком гальванической развязки 34, который соединен с силовым каналом подключения электрического устройства. На фигурах показано сразу три канала для варианта трехфазной сети, обозначены как 351, 352, 353.According to FIG. 1, a system for monitoring and controlling electrical devices 1 includes a power supply line of electrical devices 1 connected to a controller 2 monitoring and controlling electrical devices 1, and connected to at least one switching module 3 connecting electrical devices 1. Switching module 3, the electrical device has a processor 31 located in the housing 30 and connected via a data transmission unit 32 to a data transmission line. The processor 31 is also connected to the power supply 33 of the switching module and the galvanic decoupling unit 34, which is connected to the power channel connecting the electrical device. In the figures, three channels are shown at once for the three-phase network variant, indicated as 351, 352, 353.

Система опционально включает в себя преобразователь 41, выполненный с возможностью сложения сигнала линии передачи данных (например, выполненную по стандарту RS485) и электропитания в суммарный сигнал в линии электропитания, соединенный с контроллером 2 мониторинга и управления электрическими устройствами, и обратный преобразователь 42, выполненный с возможностью выделения информационного сигнала из суммарного сигнала в линии электропитания, соединённый с каждым коммутационным модулем 3 подключения электрического устройства.The system optionally includes a converter 41 configured to add a data line signal (for example, made according to the RS485 standard) and a power supply into a total signal on the power supply line connected to the controller 2 for monitoring and controlling electrical devices, and an inverse converter 42 made with the ability to extract the information signal from the total signal in the power supply line, connected to each switching module 3 connection of an electrical device.

На фигуре 1 показан пульт оператора 5, который соединен линией передачи данных. При этом линии передачи данных обозначены пунктиром, а силовые линии электропитания – толстой линией. Буквой N обозначена «Земля», а L – фаза. То есть видно, что система может управлять удаленно, например с помощью компьютера, выполняющего роль пульта оператора 5, который может быть соединен с контроллером 2 с помощью беспроводной сети.The figure 1 shows the operator console 5, which is connected by a data line. In this case, the data transmission lines are indicated by a dotted line, and the power supply lines are marked by a thick line. The letter N denotes the "Earth", and L - phase. That is, it can be seen that the system can be remotely controlled, for example, using a computer that acts as an operator’s console 5, which can be connected to the controller 2 via a wireless network.

Корпус 31 коммутационного модуля может быть опционально выполнен водонепроницаемым. The housing 31 of the switching module can be optionally made waterproof.

Линия электропитания электрических устройств может иметь несколько фаз, а коммутационный модуль 3 может быть выполнен с возможностью защиты каждой фазы отдельным предохранителем. Показаны как 361, 362, 363.The power supply line of electrical devices may have several phases, and the switching module 3 may be configured to protect each phase with a separate fuse. Shown as 361, 362, 363.

Коммутационный модуль может включать в себя, по меньшей мере, один датчик температуры устройства. Обозначен как 37. The switching module may include at least one device temperature sensor. Marked as 37.

Коммутационный модуль включает в себя, по меньшей мере, один датчик силы тока 38 по каждой фазе. The switching module includes at least one current sensor 38 for each phase.

Линия электропитания электрических устройств имеет несколько фаз, а коммутационный модуль выполнен с возможностью управления каждой фазой отдельно или синхронно.The power supply line of electrical devices has several phases, and the switching module is configured to control each phase separately or synchronously.

Процессор коммутационного модуля выполнен с возможностью отключения подключённых электрических устройств при превышении заранее предустановленных значений по нагрузке для каждого из электрических устройств.The processor of the switching module is configured to disconnect the connected electrical devices when the pre-set load values for each of the electrical devices are exceeded.

Блок передачи данных 32 является приемником и передатчиком физического протокола передачи данных RS485. The data transfer unit 32 is a receiver and transmitter of the RS485 physical data transfer protocol.

Блок питания 33 может быть выполнен в виде блока питания на 220 В и мощностью 3 Ватта, обеспечивает коммутационный модуль 3 постоянным напряжением 5В и током 500 ма. Трансформатор блока питания может играть роль датчика напряжения с гальванической развязкой от сети 220 вольт.The power supply unit 33 can be made in the form of a power supply unit of 220 V and a power of 3 Watts; it provides the switching module 3 with a constant voltage of 5V and a current of 500 mA. The transformer of the power supply unit can play the role of a voltage sensor with galvanic isolation from the 220 volt network.

Процессор 31 со встроенным АЦП сбирает аналоговые данные с датчиков тока, напряжения и температуры, обеспечивает логику протокола МОДБАС слейв, обеспечивает защитную функцию от перегрева и перегрузки по току. The processor 31 with integrated ADC collects analog data from current, voltage and temperature sensors, provides the logic of the MODBAS slave protocol, and provides a protective function against overheating and overcurrent.

Датчики тока 38 на базе эффекта Холла обеспечивают точный мониторинг токовой нагрузки при минимальных потерях. В роли каждого датчика тока на каждый канал может выступать ACS712.Current effect sensors 38 based on the Hall effect provide accurate monitoring of the current load with minimal losses. In the role of each current sensor for each channel can be ACS712.

Блок гальванической развязки 34 может быть выполнен ка опторазвязка на основе МОС3083, которая обеспечивает гальваническую развязку силовых цепей с низковольтными, так же производит коммутацию нагрузки при переходе через ноль. The galvanic isolation unit 34 can be performed as an MOC3083-based optocoupler, which provides galvanic isolation of low-voltage power circuits, and also switches the load at zero crossing.

На фигуре 2 также показан разъем для подсоединения следующего коммутационного устройства как 39.The figure 2 also shows the connector for connecting the following switching device as 39.

Осуществление изобретения.The implementation of the invention.

Система для мониторинга и управления электрическими устройствами работает следующим образом. The system for monitoring and controlling electrical devices operates as follows.

Этап А1. Предварительно соединяют линию электропитания электрических устройств с контроллером мониторинга и управления электрическими устройствами.Stage A1. Pre-connect the power supply line of electrical devices with the monitoring and control controller of electrical devices.

Этап А2. Соединяют линию электропитания электрических устройств с, по меньшей мере, одним коммутационным модулем подключения электрического устройства, имеющим расположенный в корпусе процессор.Stage A2. Connect the power line of the electrical devices with at least one switching module connecting the electrical device having a processor located in the housing.

Этап А3. Соединяют процессор через блок передачи данных с линией передачи данных.Stage A3. Connect the processor through the data transfer unit with the data line.

Этап А4. Складывают через преобразователь, соединенный с контроллером мониторинга и управления электрическими устройствами, сигнал линии передачи данных и электропитания в суммарный сигнал в линии электропитания. Stage A4. The signal of the data transmission line and power supply is added to the sum signal in the power supply line through a converter connected to the controller for monitoring and controlling electrical devices.

Этап А5. При подачи его на каждый коммутационный модуль подключения электрического устройства выделяют через обратный преобразователь, соединенный с указанным коммутационным модулем, информационный сигнал из суммарного сигнала в линии электропитания.Stage A5. When submitting it to each switching module connecting the electrical device, through the inverter connected to the specified switching module, the information signal from the total signal in the power supply line is separated.

Этап А6. Соединяют процессор также с блоком питания коммутационного модуля и блоком гальванической развязки.Stage A6. The processor is also connected to the power supply unit of the switching module and the galvanic isolation unit.

Этап А7. Соединяют с силовым каналом подключения электрического устройства.Stage A7. Connect with the power channel connecting the electrical device.

Этап А8. Для управления электрическими устройствами передают через контроллер мониторинга и управления электрическими устройствами управляющие сигналы на коммутационный модуль подключения электрического устройства, и далее на само электрическое устройство.Stage A8. To control electrical devices, control signals are transmitted to the electrical equipment connecting module via the monitoring and control controller of electrical devices, and then to the electrical device itself.

Этап А9. Для мониторинга состояния электрического устройства, передают сигналы с процессора коммутационного модуля подключения электрического устройства.Stage A9. To monitor the status of the electrical device, transmit signals from the processor of the switching module connecting the electrical device.

Этап А10. Автоматически отключают подключённые электрические устройства при превышении заранее предустановленных значений по нагрузке для каждого из электрических устройств при помощи процессора коммутационного модуля.Stage A10. Automatically disconnect the connected electrical devices when the pre-set load values for each of the electrical devices are exceeded using a switching module processor.

Промышленная применимость.Industrial Applicability.

Предлагаемая система для мониторинга и управления электрическими устройствами может быть осуществлена специалистом на практике и при осуществлении обеспечивает реализацию заявленного назначения, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию «промышленная применимость» для изобретения. The proposed system for monitoring and control of electrical devices can be implemented by a specialist in practice and in implementation ensures the implementation of the stated purpose, which allows to conclude that the criterion of "industrial applicability" for the invention.

В соответствии с предложенным изобретением изготовлен опытный образец системы для мониторинга и управления электрическими устройствами.In accordance with the proposed invention, a prototype of a system for monitoring and controlling electrical devices has been manufactured.

Мониторинг и управление электрическими устройствами велся через контроллер, который был выведен на компьютер, на экране которого выведен контроль и управление в виде данных регистров MODBUS см. фиг. 4. Monitoring and control of electrical devices was carried out through the controller, which was displayed on a computer, on the screen of which control and control were displayed in the form of MODBUS registers, see FIG. four.

Назначение регистров MODBUS было таково: The purpose of the MODBUS registers was as follows:

0 – Канал 351, значения 0-30 - Channel 351, values 0-3

0. Выключить канал 3510. Turn off channel 351

1. Включить канал 3511. Enable channel 351

2. Выключить все каналы (351,352,353)2. Turn off all channels (351,352,353)

3. Включить все каналы (351,352,353)3. Include all channels (351,352,353)

1 – Канал 352, значение 0,1-655351 - Channel 352, value 0.1-65535

0. Выключить канал 3520. Turn off channel 352

1. Включить канал, любое значение больше 1 включает канал.1. Enable the channel, any value greater than 1 includes the channel.

2 – Канал 353, значение 0,1-655352 - Channel 353, value 0.1-65535

0. Выключить канал 3530. Turn off channel 353

1. Включить канал, любое значение больше 1 включает канал.1. Enable the channel, any value greater than 1 includes the channel.

3 – Потребление тока каналом 351, погрешность до 100мА3 - Current consumption channel 351, error to 100mA

4 – Потребление тока каналом 352, погрешность до 100мА4 - Current consumption by channel 352, error up to 100mA

5 – Потребление тока каналом 353, погрешность до 100мА5 - Current consumption by channel 353, error up to 100mA

6 – Температура устройства, защита отключает каналы при температуре устройства 80°С. Показания корректируются путем ввода правильного значения в регистр.6 - device temperature, protection turns off the channels at a device temperature of 80 ° C. The readings are corrected by entering the correct value in the register.

7 – Лимит потребления тока по каналу 351, 0-20000мА7 - Current consumption limit on channel 351, 0-20000mA

8 – Лимит потребления тока по каналу 352, 0-20000мА8 - Current consumption limit on channel 352, 0-20000mA

9 – Лимит потребления тока по каналу 353, 0-20000мА9 - Current consumption limit on channel 353, 0-20000 mA

10 – Адрес в сети МОДБАС10 - Address in the MODBAS network

11 – Baudrate11 - Baudrate

0. 96000. 9600

1. 144001. 14400

2. 192002. 19200

3. 384003. 38400

4. 576004. 57600

5. 1152005. 115200

12 – Stop bit12 - Stop bit

0. 1бит0. 1bit

1. 2бит1. 2bit

13 – Напряжение питающей сети между Фаза 1 и ноль 170-270В погрешность 3%. Показания корректируются путем ввода правильного значения в регистр.13 - Power supply voltage between Phase 1 and zero 170-270V, error 3%. The readings are corrected by entering the correct value in the register.

14 – Общая потребляемая мощность14 - Total Power Consumption

15 – Наличие ошибки15 - Error

0. – Прибор работает в штатном режиме0. - The device is operating normally

1. – Был превышен порог тока 20 000 мА в течении 40мс1. - The current threshold of 20,000 mA for 40ms has been exceeded.

2. – Был превышен заданный лимит по току2. - The specified current limit was exceeded

3. – Слишком частые запросы по сети МОДБАС3. - Too frequent requests on the MODBAS network

4. – Температура вышла за пределы 0С - 80°С4. - Temperature exceeded 0 ° C - 80 ° C

Испытания опытного образца системы показали, что она обеспечивает возможность:Tests of the prototype system have shown that it provides the ability to:

- быстрого проектирования, - rapid design,

- простого подключения всех узлов,- simple connection of all nodes,

- подключения как датчиков для сбора данных, так и силовых агрегатов для управления,- connect both sensors for data collection and power units for control,

- соединения всех узлов одним кабелем.- connect all nodes with one cable.

Таким образом, за счет того, что в системе коммутационный модуль подключения электрического устройства имеет расположенный в корпусе процессор, соединенный через блок передачи данных с линией передачи данных, процессор также соединен с блоком питания коммутационного модуля и блоком гальванической развязки, который соединен с силовым каналом подключения электрического устройства, а в способе Thus, due to the fact that in the system the switching module connecting the electrical device has a processor located in the housing connected via a data transmission unit to the data line, the processor is also connected to the power supply module of the switching module and galvanic isolation unit connected to the power connection channel electrical device and in the way

• соединяют линию электропитания электрических устройств с, по меньшей мере, одним коммутационным модулем подключения электрического устройства, имеющим расположенный в корпусе процессор, • connect the power supply line of the electrical devices with at least one switching module connecting the electrical device having a processor located in the housing,

• соединяют процессор через блок передачи данных с линией передачи данных, • connect the processor through the data transfer unit with the data line,

• соединяют процессор также с блоком питания коммутационного модуля и блоком гальванической развязки, который • connect the processor also to the power supply unit of the switching module and the galvanic isolation unit, which

• соединяют с силовым каналом подключения электрического устройства,• connect to the power channel connecting the electrical device,

• для управления электрическими устройствами передают через контроллер мониторинга и управления электрическими устройствами управляющие сигналы на коммутационный модуль подключения электрического устройства, и далее на само электрическое устройство,• to control electrical devices, they transmit control signals to the switching module of the electrical device connection, through the controller for monitoring and controlling electrical devices, and then to the electrical device itself,

• для мониторинга состояния электрического устройства, передают сигналы с процессора коммутационного модуля подключения электрического устройства• to monitor the state of the electrical device, transmit signals from the processor of the electrical device connecting module

и достигается заявленный технический результат, а именно: возможность мониторинга и управления электрическими устройствами при соединении их между собой одним кабелем.and the claimed technical result is achieved, namely: the ability to monitor and control electrical devices when connecting them together with one cable.

Дополнительным полезным техническим результатом заявленного изобретения является то, что оно обеспечивает:An additional useful technical result of the claimed invention is that it provides:

• возможность простого проектирования любых систем. • possibility of simple design of any systems.

• возможность простого масштабирования системы. • the ability to easily scale the system.

• возможность реконструкции существующих систем, повышение качества мониторинга и управления, сокращения числа коммутационных проводов. • the possibility of reconstructing existing systems, improving the quality of monitoring and control, reducing the number of switching wires.

• удешевление и ускорение монтажа, • cheaper and faster installation,

• удешевление и ускорение монтажных работ, • cheaper and faster installation work,

• удешевление и ускорение пуско-наладочных работ систем с электрическими устройствами.• cheaper and faster commissioning of systems with electrical devices.

Claims (21)

1. Система для мониторинга и управления электрическими устройствами, включает в себя 1. A system for monitoring and controlling electrical devices, includes - линию электропитания электрических устройств, - power supply line of electrical devices, - соединенную с контроллером мониторинга и управления электрическими устройствами, и - connected to the controller for monitoring and controlling electrical devices, and - соединенную с, по меньшей мере, одним коммутационным модулем подключения электрического устройства, отличающаяся тем, что- connected with at least one switching module connecting the electrical device, characterized in that - коммутационный модуль подключения электрического устройства имеет расположенный в корпусе процессор, соединенный через блок передачи данных с линией передачи данных, процессор также соединен с блоком питания коммутационного модуля и блоком гальванической развязки, который соединен с силовым каналом подключения электрического устройства.- an electrical device connection switching module has a processor located in the case, connected via a data transmission unit to the data line, the processor is also connected to the power supply unit of the switching module and galvanic isolation unit, which is connected to the power channel connecting the electric device. 2. Система по п. 1, отличающаяся тем, что система включает в себя преобразователь, выполненный с возможностью сложения сигнала линии передачи данных и электропитания в суммарный сигнал в линии электропитания, соединенный с контроллером мониторинга и управления электрическими устройствами, и обратный преобразователь, выполненный с возможностью выделения информационного сигнала из суммарного сигнала в линии электропитания, соединённый с каждым коммутационным модулем подключения электрического устройства.2. The system of claim 1, wherein the system includes a converter configured to add a data and power supply signal to a total signal in the power supply line connected to an electrical device monitoring and control controller and an inverse converter made the ability to extract the information signal from the total signal in the power supply line, connected to each switching module connecting the electrical device. 3. Система по п. 1, отличающаяся тем, что корпус коммутационного модуля выполнен водонепроницаемым. 3. The system under item 1, characterized in that the case of the switching module is made waterproof. 4. Система по п. 1, отличающаяся тем, что линия электропитания электрических устройств имеет несколько фаз, а коммутационный модуль выполнен с возможностью защиты каждой фазы отдельным предохранителем.4. The system under item 1, characterized in that the power line of electrical devices has several phases, and the switching module is designed to protect each phase with a separate fuse. 5. Система по п. 1, отличающаяся тем, что коммутационный модуль включает в себя, по меньшей мере, один датчик температуры устройства. 5. The system of claim. 1, characterized in that the switching module includes at least one temperature sensor device. 6. Система по п. 1, отличающаяся тем, что коммутационный модуль включает в себя, по меньшей мере, один датчик силы тока по каждой фазе. 6. The system of claim. 1, characterized in that the switching module includes at least one current sensor for each phase. 7. Система по п. 1, отличающаяся тем, что линия электропитания электрических устройств имеет несколько фаз, а коммутационный модуль выполнен с возможностью управления каждой фазой отдельно или синхронно.7. The system under item 1, characterized in that the power line of electrical devices has several phases, and the switching module is configured to control each phase separately or synchronously. 8. Система по п. 1, отличающаяся тем, что процессор коммутационного модуля выполнен с возможностью отключения подключённых электрических устройств при превышении заранее предустановленных значений по нагрузке для каждого из электрических устройств.8. The system of claim. 1, characterized in that the processor of the switching module is configured to turn off the connected electrical devices when exceeding the preset values for the load for each of the electrical devices. 9. Способ мониторинга и управления электрическими устройствами, при котором соединяют линию электропитания электрических устройств с контроллером мониторинга и управления электрическими устройствами, отличающийся тем, что включает в себя следующие этапы:9. A method of monitoring and controlling electrical devices, in which a power supply line of electrical devices is connected to a monitoring and control controller of electrical devices, characterized in that it includes the following steps: - соединяют линию электропитания электрических устройств с, по меньшей мере, одним коммутационным модулем подключения электрического устройства, имеющим расположенный в корпусе процессор, - connect the power line of the electric devices with at least one switching module connecting the electrical device having a processor located in the housing, - соединяют процессор через блок передачи данных с линией передачи данных, - connect the processor through the data transfer unit with the data line, - соединяют процессор также с блоком питания коммутационного модуля и блоком гальванической развязки, который - connect the processor to the power supply unit of the switching module and the galvanic isolation unit, which - соединяют с силовым каналом подключения электрического устройства,- connect to the power channel connecting the electrical device, - для управления электрическими устройствами передают через контроллер мониторинга и управления электрическими устройствами управляющие сигналы на коммутационный модуль подключения электрического устройства и далее на само электрическое устройство,- to control electrical devices, the control signals are transmitted to the switching module of the electrical device connection and then to the electrical device itself via the monitoring and control controller of electrical devices, - для мониторинга состояния электрического устройства передают сигналы с процессора коммутационного модуля подключения электрического устройства.- to monitor the state of the electrical device transmit signals from the processor of the switching module connecting the electrical device. 10. Способ по п. 9, отличающийся тем, что способ включает в себя следующие этапы, при которых складывают через преобразователь, соединенный с контроллером мониторинга и управления электрическими устройствами, сигнал линии передачи данных и электропитания в суммарный сигнал в линии электропитания, а при подаче его на каждый коммутационный модуль подключения электрического устройства выделяют через обратный преобразователь, соединенный с указанным коммутационным модулем, информационный сигнал из суммарного сигнала в линии электропитания.10. The method according to p. 9, characterized in that the method includes the following steps in which is added through a converter connected to the monitoring and control controller of electrical devices, the signal of the data and power supply line to the total signal in the power supply line, and for each switching module connecting the electrical device, through the inverter connected to the specified switching module, the information signal from the sum signal in the power line . 11. Способ по п. 9, отличающийся тем, что автоматически отключают подключённые электрические устройства при превышении заранее предустановленных значений по нагрузке для каждого из электрических устройств при помощи процессора коммутационного модуля. 11. The method according to p. 9, characterized in that automatically turn off the connected electrical devices when exceeding the predetermined values for the load for each of the electrical devices using a switching module processor.
RU2018144713A 2018-12-17 2018-12-17 System and method for monitoring and controlling electrical devices RU2693012C1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018144713A RU2693012C1 (en) 2018-12-17 2018-12-17 System and method for monitoring and controlling electrical devices
PCT/RU2019/050247 WO2020130885A1 (en) 2018-12-17 2019-12-17 System and method for monitoring and controlling electrical devices

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018144713A RU2693012C1 (en) 2018-12-17 2018-12-17 System and method for monitoring and controlling electrical devices

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2693012C1 true RU2693012C1 (en) 2019-07-01

Family

ID=67251795

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018144713A RU2693012C1 (en) 2018-12-17 2018-12-17 System and method for monitoring and controlling electrical devices

Country Status (2)

Country Link
RU (1) RU2693012C1 (en)
WO (1) WO2020130885A1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5196982A (en) * 1991-08-23 1993-03-23 The Fleming Group Electrical power monitoring system
WO2005006363A2 (en) * 2003-07-09 2005-01-20 Isra-Juk Electronics Ltd System, apparatus and method for detection of electrical faults
RU152467U1 (en) * 2014-12-05 2015-05-27 Александр Александрович Таратухин DEVICE FOR MANAGEMENT AND MONITORING OF ELECTRIC ENERGY CONSUMERS
RU2578269C1 (en) * 2015-01-30 2016-03-27 Открытое Акционерное Общество "Российские Железные Дороги" Intelligent monitoring system for electric network of mobile exhibition and lecture complex

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5196982A (en) * 1991-08-23 1993-03-23 The Fleming Group Electrical power monitoring system
WO2005006363A2 (en) * 2003-07-09 2005-01-20 Isra-Juk Electronics Ltd System, apparatus and method for detection of electrical faults
RU152467U1 (en) * 2014-12-05 2015-05-27 Александр Александрович Таратухин DEVICE FOR MANAGEMENT AND MONITORING OF ELECTRIC ENERGY CONSUMERS
RU2578269C1 (en) * 2015-01-30 2016-03-27 Открытое Акционерное Общество "Российские Железные Дороги" Intelligent monitoring system for electric network of mobile exhibition and lecture complex

Also Published As

Publication number Publication date
WO2020130885A1 (en) 2020-06-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2463705C2 (en) System for communication via distribution transmission lines
KR20220062116A (en) Systems and methods for managing electrical loads
AU2019355195B2 (en) Integrated electrical management system and architecture
RU2507695C2 (en) Two-wire loop process input/output transmitter powered from two-wire loop
US20230283084A1 (en) Smart power system
Jusoh et al. Remote terminal unit (RTU) hardware design and implementation efficient in different application
CN104135083A (en) Intelligent household distribution box
WO2015066751A1 (en) Method and apparatus for controlling irrigation and lighting
KR101521635B1 (en) The photovoltaic power generation apparatus using wired and wireless communication and communication method of the same
RU2693012C1 (en) System and method for monitoring and controlling electrical devices
CN107110123A (en) Monitoring unit for power supply changeover device
CN208984977U (en) A kind of novel remote switch amount control device
US20190394060A1 (en) Power line communications network system for a spa
CN105159120A (en) Heating intelligent power distribution system for houses
CN206533283U (en) Power conversion protection device
CN104503359A (en) Motor control device and application thereof
CN202837897U (en) Intelligent control system and intelligent control device
CN103236810B (en) Intelligent electric machine control protection system
CN108707907A (en) A kind of collecting well group cathodic protection digitlization remote monitoring cabinet and method
CN107870595B (en) Intelligent processing device for low-voltage power distribution system based on IEC61850
CN113451972A (en) Line alternating-current ice melting device and system
CN201576964U (en) Household power utilization intelligent control apparatus
CN106952463B (en) State acquisition system and method for electric power secondary equipment
CN220627045U (en) Conversion circuit for converting serial port into two buses and equipment with serial port into two buses
CN205991555U (en) Intelligent water-proof electric executor used by a kind of underground heating installation well