|
|
больше ...
Термины запроса в документе
Реферат
[RU] Объект настоящего изобретения представляет собой многофазный счетчик электрической энергии, основанный на настраиваемом микропроцессоре и системе реального времени, далее в данном документе обозначенной как цифровая электрическая измерительная система, для применения в интеллектуальных электрических сетях, отличающийся содержанием одного настраиваемого микропроцессора (1) для выполнения функций измерения и связи, и при этом микропроцессор (1) подключен посредством цифрового интерфейса IF (3, 4, 5, 13) к входным аналоговым схемам AFE для приема сигналов измерения AFE M (8), для приема и передачи информационных сигналов посредством линии электропередачи AFE plc (7) и/или для генерирования и приема радиосигнала AFE Radio (6). 
Полный текст патента
(57) Реферат / Формула:
Объект настоящего изобретения представляет собой многофазный счетчик электрической энергии, основанный на настраиваемом микропроцессоре и системе реального времени, далее в данном документе обозначенной как цифровая электрическая измерительная система, для применения в интеллектуальных электрических сетях, отличающийся содержанием одного настраиваемого микропроцессора (1) для выполнения функций измерения и связи, и при этом микропроцессор (1) подключен посредством цифрового интерфейса IF (3, 4, 5, 13) к входным аналоговым схемам AFE для приема сигналов измерения AFE M (8), для приема и передачи информационных сигналов посредством линии электропередачи AFE plc (7) и/или для генерирования и приема радиосигнала AFE Radio (6).
Евразийское (21) 201891481 (13) A1
патентное
ведомство
(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ЕВРАЗИЙСКОЙ ЗАЯВКЕ
(43) Дата публикации заявки 2018.12.28
(22) Дата подачи заявки 2015.12.23
(51) Int. Cl. G01D 4/00 (2006.01)
(54) МНОГОФАЗНЫЙ СЧЕТЧИК ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ ДЛЯ ПРИМЕНЕНИЯ В ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЯХ
(86) (87) (71)
(72)
(74)
PCT/IB2015/059927
WO 2017/109548 2017.06.29
Заявитель:
ФИНИКС СИСТЕМЗ СП. З О.О. (PL)
Изобретатель: Писарчик Павел (PL)
Представитель: Носырева Е.Л. (RU)
(57) Объект настоящего изобретения представляет собой многофазный счетчик электрической энергии, основанный на настраиваемом микропроцессоре и системе реального времени, далее в данном документе обозначенной как цифровая электрическая измерительная система, для применения в интеллектуальных электрических сетях, отличающийся содержанием одного настраиваемого микропроцессора (1) для выполнения функций измерения и связи, и при этом микропроцессор (1) подключен посредством цифрового интерфейса IF (3, 4, 5, 13) к входным аналоговым схемам AFE для приема сигналов измерения AFEM (8), для приема и передачи информационных сигналов посредством линии электропередачи AFEpic (7) и/или для генерирования и приема радиосигнала AFE^dio (6).
P39399777EA
МНОГОФАЗНЫЙ СЧЕТЧИК ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ ДЛЯ ПРИМЕНЕНИЯ В ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЯХ
Объектом настоящего изобретения является многофазный счетчик электрической энергии для интеллектуальных сетей, созданный на основе одного единственного настраиваемого микропроцессора (например, Xtensa от фирмы Cadence) и операционной системы реального времени.
В заявке на патент США US20120041696 описана конструкция счетчика электрической энергии с расширенной функциональностью, которая делает возможным осуществление различных применений счетчика электрической энергии. Упомянутое выше изобретение содержит главный процессор, который может представлять собой цифровой сигнальный процессор (DSP), универсальный процессор или вентильную матрицу. Несколько периферийных устройств подключены к главному процессору напрямую или посредством другого DSP (так называемого препроцессора). Основными устройствами, используемыми для выполнения функций измерения, являются: датчик тока, подключенный к сигма-дельта АЦП (20 килосемпл/сек, 24 бит), и сигма-дельта АЦП (20 килосемпл/сек, 24 бит), подключенные напрямую к линии электропередачи. Еще одним устройством является основанный на DSP излучатель сигнала PLC, который используется для передачи входного коммуникационного сигнала линии электропередачи. Другие устройства, подключенные к процессору посредством опционального препроцессора, представляют собой: датчик перебоев питания, блок управления электропитанием, высокоточные часы, входную аналоговую схему для осуществления радиосвязи в диапазоне 400-1,2 ГГц, цифровое радио для осуществления связи в диапазоне 1,8-2,8 ГГц посредством PS и FSK модуляции, оптический порт, датчик магнитного поля, контрактор, тампер и LCD дисплей. Главный процессор работает под управлением ядра универсальной
операционной системы с открытым исходным кодом (ядро Linux), на основе которой функционирует среда для разработки приложений. Препроцессор предназначен для выполнения комплексных алгоритмов, например, для определения энергетических параметров, для обработки PLC сигнала с целью уменьшения нагрузки на главный процессор. Объект, согласно формуле изобретения, представляет собой счетчик электрической энергии, имеющий описанную выше конструкцию, содержащий по меньшей мере один датчик измеряемого сигнала, позволяющий определять профиль энергопотребления пользователя, и процессор для обработки данных, который обрабатывает этот сигнал. Другой пункт формулы изобретения относится к обработке измеряемого сигнала с целью определения типа устройств, потребляющих энергию. Также заявляется база данных, в которой процессор для обработки данных сохраняет загруженные профили вместе с типами указанных нагрузок. Архитектура измерительной системы, как описано в упомянутом выше применении, основана на нескольких процессорах - главном процессоре, опциональном DSP препроцессоре для обработки данных, DSP, встроенном в излучатель сигнала PLC, и не дает возможности для реализации программных средств PLC в связи с тем, что параметры аналого-цифровых преобразователей, получающих сигналы напряжения от линии, являются недостаточными для осуществления такой связи. Несмотря на предусмотренную универсальность, это традиционная конструкция, содержащая много (по меньшей мере два) процессоров.
В свою очередь, в заявке на патент US20140167977 описана архитектура узла интеллектуальной сети, которая основана на универсальной микропроцессорной системе (SOM), содержащей процессор, обеспеченный блоком управления памятью (MMU), памятью RAM (64 MB) и флеш-памятью (128 MB), при этом микроконтроллер PIC обеспечен часами реального времени (RTC), модулем EPF для управления электропитанием и дополнительным контроллером PMIC для управления электропитанием. Модуль SOM обеспечен следующими интерфейсами: 2xUSB, lxSPI, lxSDIO, 5xUART, 3 аналого-цифровыми преобразователями, 2х12С, GPIO. Модуль SOM имеет 80-контактный краевой разъем, который используют для подключения к устройствам интеллектуальной
сети, таким как счетчик электрической энергии, разъединитель и т.п. В случае применения счетчика энергии, система, определяющая параметры энергии, подключена к модулю SOM посредством интерфейса UART или интерфейса GPIO. Модем PLC или радиомодем может также быть подключен посредством интерфейсов и краевого разъема. Модуль SOM работает под управлением операционной системы Linux или любой другой современной операционной системы. Объект формулы изобретения представляет собой модуль SOM и его применение для изготовления устройств интеллектуальной сети.
Целью настоящего изобретения является разработка универсальной аппаратной конструкции счетчика электрической энергии, позволяющей поддерживать популярные стандарты интеллектуальных сетей для связи посредством линий электропередачи (такие как S-FSK, PRIME, G3, IEEE Р1901.2) и для радиосвязи (такие как IEEE 802.15.4, IEEE 802.15.4g) только посредством использования подходящего программного обеспечения, работающего на одном процессоре, который в дополнение к функциям передачи данных также выполняет другие задачи, в том числе функции для измерения электрических параметров. Связь посредством линий электропередачи будет взаимозаменяемо обозначена как PLC (связь по линиям электросети).
Настоящее изобретение предназначено для удержания производственных затрат для измерительной системы на очень низком уровне, в то же время предоставляя высокую универсальность и способность выполнять различные применения.
Объект настоящего изобретения представляет собой многофазный счетчик электрической энергии, основанный на настраиваемом микропроцессоре и на системе реального времени, далее в данном документе обозначенной как цифровая электрическая измерительная система, для применения в интеллектуальных электрических сетях, отличающийся содержанием одного настраиваемого микропроцессора для выполнения функций измерения и связи, при этом микропроцессор подключен посредством цифрового интерфейса IF к схемам AFE для приема сигналов измерения AFEM, ДЛЯ приема и передачи
информационных сигналов посредством линии электропередачи AFEpic и/или для генерирования и приема радиосигнала AFERadio.
Предпочтительно и согласно настоящему изобретению, счетчик содержит подсистему, выполняющую функции измерения, и подсистему, выполняющую функции передачи данных, и несмотря на то, что эти подсистемы имеют общие вычислительные ресурсы и ресурсы хранения информации, они разделены друг от друга с использованием аппаратных механизмов защиты, встроенных в модель программирования настраиваемого микропроцессора, и посредством соответствующих механизмов операционной системы реального времени, которая обеспечивает нужную точность времени для выполнения программ, особенно в отношении гарантирования эксплуатационной надежности подсистемы, выполняющей функции измерения, в соответствии с правовыми требованиями, относящимися к счетчикам электрической энергии, функционирующим в интеллектуальных сетях.
Предпочтительно, общая функциональность счетчика, согласно настоящему изобретению, позволяющая поддерживать популярные стандарты интеллектуальных сетей для осуществления связи посредством линии электропередачи, в особенности, такие как S-FSK, PRIME, G3, IEEEP1901.2, и для осуществления радиосвязи, в особенности, такие как IEEE 802.15.4, IEEE 802.15.4g, осуществляется только посредством применения соответствующего программного обеспечения, работающего на одном настраиваемом микропроцессоре, который в дополнение к функциям измерения и передачи данных также выполняет другие задачи, в том числе функции измерения параметров качества электроэнергии.
В предпочтительном варианте выполнения настраиваемый микропроцессор подключен посредством цифрового интерфейса IF к входной аналоговой схеме AFEPLC, используемой для приема и передачи информационных сигналов посредством линии электропередачи с применением узкополосной модуляции, в частности, S-FSK, BPSK, OFDM, при этом он содержит аналого-цифровой
преобразователь для приема коммуникационного сигнала и цифро-аналоговый преобразователь, применяемый для генерирования такого сигнала, а также входную аналоговую схему AFE, соединенную с определенным количеством доступных фаз, причем входная аналоговая схема AFEpic может быть упрощена и может содержать только некоторые преобразователи для того, чтобы осуществлять связь посредством линии электропередачи. В этом случае является предпочтительным, что настраиваемый микропроцессор имеет встроенный цифровой интерфейс IF, посредством которого он подключен к входной аналоговой схеме AFERadio, используемой для генерирования и приема радиосигнала, переносящего информацию с использованием любой цифровой модуляции, в частности, S-FSK, BPSK, OFDM, CDMA.
В особенно предпочтительном варианте выполнения входная аналоговая схема AFEM, ДЛЯ приема сигналов измерения, объединена с входной аналоговой схемой AFEpic, для связи PLC посредством линии электропередачи.
В качестве альтернативы является предпочтительным, чтобы счетчик, согласно настоящему изобретению, не содержал ни одной входной аналоговой схемы AFERadio (6), для осуществления радиосвязи.
Предпочтительно, входная аналоговая схема AFEM (8), для приема сигналов измерения объединена с входной аналоговой схемой AFEPLC, ДЛЯ СВЯЗИ PLC посредством линии электропередачи.
Предпочтительно, входная аналоговая схема AFE, для осуществления связи посредством линии электропередачи не содержит ни одного преобразователя, и цифро-аналоговые и аналого-цифровые преобразователи, встроенные в настраиваемый микропроцессор, выполнены с возможностью передачи и приема сигналов посредством линии электропередачи.
Предпочтительно, входная аналоговая схема AFE для осуществления связи посредством линии электропередачи оборудована только цифро-аналоговым преобразователем, и при этом аналого-цифровой преобразователь, встроенный в
настраиваемый микропроцессор, выполнен с возможностью приема информационного сигнала посредством линии электропередачи.
Решение, согласно настоящему изобретению, использует один настраиваемый микропроцессор для выполнения измерения и функций осуществления связи. Разделение между подсистемами, выполняющими указанные функции, посредством общих вычислительных ресурсов и ресурсов хранения информации выполняется с использованием аппаратных механизмов защиты, встроенных в модель программирования процессора и посредством соответствующих механизмов операционной системы реального времени, которая обеспечивает нужную для выполнения программ точность времени. В частности, это относится к обеспечению эксплуатационной надежности подсистемы, выполняющей функции измерения, в соответствии с правовыми требованиями, относящимися к счетчикам электрической энергии, функционирующим в интеллектуальных сетях.
Универсальность применений счетчика, согласно изобретениям, достигает универсальности применений счетчика с модулем SOM, который представляет собой универсальную систему микропроцессора, оборудованную большим количеством интерфейсов, используемых для подключения периферийных устройств, например, модема PLC или модема для радиосвязи. Операционные испытания счетчика энергии для интеллектуальных сетей, согласно настоящему изобретению, показывают, что он позволяет достичь таких же или более низких затрат на аппаратные компоненты, используемые для его изготовления, посредством того, что нескольких специально отведенных схем микропроцессора, используемых для выполнения измерения, функций связи и управления, заменены схемой одного микропроцессора с соответствующей вычислительной мощностью, и его стоимость близка к общей стоимости всех схем. Наибольшее количество сэкономленных средств достигается на уровне производственных затрат на измерительную систему. Один единственный тип конструкции аппаратного оборудования, изготовленного посредством одного единственного технологического процесса, способен поддерживать различные
типы связи, используемые в интеллектуальных сетях, и осуществлять различные алгоритмы измерений, включая алгоритмы, относящиеся к измерению качества электроэнергии. При использовании настраиваемого процессора является возможным получение минимального потребления энергии, сохраняя при этом высокую универсальность решения.
Предпочтительный вариант осуществления настоящего изобретения
Настоящее изобретение проиллюстрировано на приведенных в качестве примера конструктивных решениях, в которых:
на фиг. 1 показана базовая диаграмма счетчика согласно настоящему изобретению;
на фиг. 2 показан пример конструктивного решения счетчика с входной аналоговой схемой для осуществления связи PLC, интегрированной с входной аналоговой схемой для приема сигналов измерения, и отдельная входная аналоговая схема для осуществления радиосвязи,
на фиг. 3 показан пример конструктивного решения счетчика с входной аналоговой схемой для PLC, входной аналоговой схемой для приема сигналов измерения без какой-либо входной аналоговой схемы для осуществления радиосвязи,
на фиг. 4 показан пример конструктивного решения счетчика с входной аналоговой схемой для PLC, интегрированной с входной аналоговой схемой для приема сигналов измерения без какой-либо входной аналоговой схемы для осуществления радиосвязи,
на фиг. 5 показан пример конструктивного решения счетчика, в котором входная аналоговая схема для PLC лишена аналого-цифрового и цифро-аналогового преобразователей и подключена к процессору посредством встроенного в процессор аналого-цифрового преобразователя для приема сигналов, и
посредством цифро-аналогового преобразователя для распространения сигналов связи, и
на фиг. 6 показан пример конструктивного решения, в котором входная аналоговая схема для PLC лишена аналого-цифрового преобразователя и подключена к процессору через аналого-цифровой преобразователь для приема и передачи сигналов связи посредством цифрового интерфейса.
На графических материалах были использованы следующие обозначения:
1 - настраиваемый микропроцессор; 2 - вычислительные ядра = CPU; 3 -цифровой интерфейс для подключения входной аналоговой схемы для осуществления радиосвязи = IFRadio; 4 - цифровой интерфейс для подключения входной аналоговой схемы для PLC= IFPLC; 5 - цифровой интерфейс для подключения входной аналоговой схемы для приема сигналов измерения = IFM; 6 - входная аналоговая схема для осуществления радиосвязи = AFERadio; 7 -входная аналоговая схема для выполнения связи PLC = AFEpic; 8 - входная аналоговая схема для приема сигналов измерения = AFEM; 9 - аналого-цифровой преобразователь для подключения упрощенной входной аналоговой схемы для приема сигналов измерения; 10 - цифро-аналоговый преобразователь для подключения упрощенной входной аналоговой схемы для приема сигналов измерения; 11 - фазовые провода линии электропередачи; 12 - нейтральный провод линии электропередачи; 13 - цифровой интерфейс для подключения входной аналоговой схемы для PLC, интегрированной с входной аналоговой схемой для приема сигналов измерения = IFM + IFpic; 14 - входная аналоговая схема, которая содержит встроенную входную аналоговую схему для связи PLC и входную аналоговую схему для приема сигналов измерения = AFEM + AFEpic; 15 - упрощенная входная аналоговая схема для осуществления связи PLC без применения аналого-цифровых и цифро-аналоговых преобразователей = AFEpic w/odacw/oadc; 16 - упрощенная входная аналоговая схема для PLC без применения аналого-цифровых преобразователей AFEpic w/oadc; 17 - линия электропередачи.
В предпочтительном варианте осуществления настраиваемый микропроцессор 1 подключен посредством цифрового интерфейса 3, 4 или 5 к входной аналоговой схеме = AFEM 8 для приема сигналов измерения, содержащий при этом сигма-дельта аналого-цифровые преобразователи 9, одну пару для каждой фазы, используемые для преобразования аналоговых сигналов измерения электрического тока и напряжения, и сигма-дельта аналого-цифровой преобразователь 9, используемый для измерения электрического тока в нейтральном проводе 12.
Настраиваемый микропроцессор 1 подключен посредством цифрового интерфейса к входной аналоговой схеме AFEpic 7, используемой для приема и передачи информационных сигналов посредством линии 17 электропередачи с использованием узкополосной модуляции (например, S-FSK, BPSK или OFDM), содержащий при этом аналого-цифровой преобразователь 9 для приема коммуникационного сигнала и цифро-аналоговый преобразователь 10, используемый для генерирования такого сигнала. Схема AFE подключена к определенному количеству доступных фаз. Схема AFE для осуществления связи посредством линии 17 электропередачи может также быть упрощена и может не содержать полного комплекта преобразователей. Является возможным наличие варианта, в котором схема AFE для осуществления связи посредством линии 17 электропередачи обеспечена только цифро-аналоговым преобразователем 10, и информационный сигнал принимается посредством аналого-цифрового преобразователя 9, встроенного в микропроцессор 1, а также варианта, в котором входная аналоговая схема AFEpic 7 для осуществления связи посредством линии 17 электропередачи не содержит никаких преобразователей, и сигнал передается и принимается посредством цифро-аналогового преобразователя 10 и аналого-цифрового преобразователя 9, встроенных в микропроцессор 1. Настраиваемый микропроцессор 1 имеет встроенный цифровой интерфейс, посредством которого он подключен к входной аналоговой схеме AFERadio 6, используемой для генерирования и приема радиосигнала, в нелицензированном частотном диапазоне, передающем
информацию с использованием любого вида цифровой модуляции (например S-FSK, BPSK, OFDM, CDMA).
Настраиваемый микропроцессор 1 следует понимать как процессор с расширяемым и настраиваемым набором команд (модель программирования, приспособленная к применению), например, Xtensa от Cadence или eSI-PJSC от EnSilica. В описанном изобретении процессор, посредством расширенного набора команд, может выполнять процедуры свертывания, повторения, дублирующего кодирования и быстрого преобразования Фурье (FFT) для N чисел. Указанные процедуры могут быть применены как для нужд осуществления связи посредством линии 17 электропередачи, радиосвязи, так и для нужд выполнения измерений энергетических параметров. Осуществление алгоритмов с большим объемом вычислений посредством специальных команд настраиваемого процессора позволяет значительно (в несколько раз) уменьшить потребление электроэнергии по сравнению со стандартным процессором.
Счетчик энергии для интеллектуальных сетей, показанный на фиг. 1, обеспечен настраиваемым микропроцессором 1, содержащим одно или более вычислительных ядер (CPU) 2, подключенных посредством цифрового интерфейса IFRadio 3 к входной аналоговой схеме для осуществления радиосвязи 6, подключенных посредством цифрового интерфейса IFpic 4 к входной аналоговой схеме для осуществления связи AFEPLC 7, подключенных посредством цифрового интерфейса IFM 5 к входной аналоговой схеме AFEM 8, для приема сигналов измерения. Входная аналоговая схема AFEpic 7 для осуществления связи PLC соединена с одним или более фазовыми проводами 11 линии 17 электропередачи и с нейтральным проводом 12 линии 17 электропередачи. Входная аналоговая схема AFEPLC 7 для осуществления связи PLC отвечает за подключение к линии 17 электропередачи и за прием и распространение информационных сигналов, передаваемых посредством проводов линии 17 электропередачи. Входная аналоговая схема AFEM 8 для приема сигналов измерения отвечает за прием сигналов измерения напряжения между каждым фазовым и нейтральным проводом 12 и сигналов протекания
тока через фазовые провода 11 линии 17 электропередачи и за нейтральный провод 12 линии 17 электропередачи. Входная аналоговая схема AFERadio 6 для осуществления радиосвязи отвечает за прием и распространение радиосигналов в конкретном частотном диапазоне. Радиосигналы, которые принимаются посредством входной аналоговой схемы AFERadio 6 для осуществления радиосвязи, передаются к настраиваемому микропроцессору 1 посредством цифрового интерфейса IFRadio 3 и распространяются на основании цифрового сигнала, передаваемого микропроцессором 1 посредством того же самого цифрового интерфейса IFRadio 3.
Счетчик согласно настоящему изобретению, как показано на фиг. 2, в другом, показанном в качестве примера конструктивном решении, отличается от счетчика с фиг. 1 тем, что входные аналоговые схемы AFEPLC 7 и AFEM 8 интегрированы друг с другом в форме единой входной аналоговой схемы AFEM + AFEPLC 14, и цифровые сигналы напряжения между каждой фазой и нейтральным проводом 12, которые являются свертыванием измеряемого и коммуникационного сигналов, передаются к микропроцессору 1, и цифровые сигналы, которые генерируются линией 17 электропередачи, передаются посредством интерфейса IFM + IFPLC 13 К ВХОДНОЙ аналоговой схеме AFEM + AFEPLC 14. Входная аналоговая схема AFE для радиосвязи AFERadio 6 подключена к микропроцессору 1 посредством цифрового интерфейса IFRadio 3.
Счетчик, согласно настоящему изобретению, как показано на фиг. 3, в другом, показанном в качестве примера конструктивном решении, отличается от счетчика, показанного на фиг., 1 тем, что конструкция лишена входной аналоговой схемы AFERadio 6 для осуществления радиосвязи.
Счетчик, согласно настоящему изобретению, как показано на фиг. 4, в другом, показанном в качестве примера конструктивном решении, отличается от счетчика, показанного на фиг. 2, тем, что конструкция лишена входной аналоговой схемы AFERadio 6 для осуществления радиосвязи.
Счетчик, согласно настоящему изобретению, как показано на фиг. 5, в другом, показанном в качестве примера конструктивном решении отличается от счетчика, показанного на фиг. 1, фиг. 2, фиг. 3 и фиг. 4 тем, что входная аналоговая схема для осуществления связи PLC упрощена и лишена аналого-цифрового преобразователя 9 и цифро-аналогового преобразователя 10. Упрощенная входная аналоговая схема для PLC без аналого-цифровых и цифро-аналоговых преобразователей подключена к микропроцессору 1 посредством аналого-цифрового преобразователя 9 и цифро-аналогового преобразователя 10, встроенных в микропроцессор 1, и посредством цифрового интерфейса IFPLC 4.
Счетчик, согласно настоящему изобретению, как показано на фиг. 6, в другом, показанном в качестве примера конструктивном решении отличается от счетчика, показанного на фиг. 5, тем, что входная аналоговая схема для осуществления связи PLC лишена аналого-цифрового преобразователя. Упрощенная входная аналоговая схема для PLC без аналого-цифрового преобразователя 16 подключена к микропроцессору 1 посредством аналого-цифрового преобразователя 9, встроенного в микропроцессор 1, и посредством цифрового интерфейса IFPLC 4.
Решение, предложенное в настоящей заявке, использует только один настраиваемый микропроцессор 1, подключенный посредством цифровых интерфейсов IF к входным аналоговым схемам для PLC, для приема сигналов измерения и для осуществления радиосвязи. В дополнение, следует отметить, что выполнение одним процессором многих различных функций осуществляется посредством применения операционной системы реального времени, которая разделяет модули программного обеспечения и обеспечивает их необходимыми вычислительными ресурсами в соответствующее время.
Для содействия функционированию различных устройств, микропроцессор работает под управлением универсальной операционной системы, позволяющей внедрение различных применений. Не является возможным изменение функциональности устройства, например, количества измеряемых
энергетических параметров посредством изменения программного обеспечения. В данной патентной заявке универсальная применимость обеспечивается исключительно с помощью программного обеспечения и одного процессора. Все функции устройства (например, измерение, связь) осуществляются только посредством соответствующего программного обеспечения, функционирующего под операционной системой реального времени.
Формула изобретения
1. Многофазный счетчик электрической энергии, основанный на настраиваемом микропроцессоре и системе реального времени, далее в данном документе обозначенной как цифровая электрическая измерительная система для применения в интеллектуальных электрических сетях, отличающийся тем, что он содержит один настраиваемый микропроцессор (1) для выполнения функций измерения и связи, и при этом микропроцессор (1) подключен посредством цифрового интерфейса IF (3, 4, 5, 13) к входным аналоговым схемам для приема сигналов измерения AFEM (8), для приема и передачи информационных сигналов посредством линии электропередачи AFEpic (7) и/или генерирования и получения радиосигнала AFERadio (6).
2. Счетчик по п. 1, отличающийся тем, что содержит подсистему, выполняющую функции измерения, и подсистему, выполняющую функции передачи данных, и несмотря на то, что эти подсистемы имеют общие вычислительные ресурсы и ресурсы хранения информации, они разделены друг от друга с применением аппаратных механизмов защиты, встроенных в модель программирования настраиваемого микропроцессора (1) и посредством соответствующих механизмов операционной системы реального времени, которая обеспечивает нужную точность времени для выполнения программ, особенно в отношении обеспечения эксплуатационной надежности подсистемы, выполняющей функции измерения, в соответствии с правовыми требованиями, относящимися к счетчикам электрической энергии, функционирующим в интеллектуальных сетях.
3. Счетчик по п. 1 или п. 2, отличающийся тем, что его общая функциональность, позволяющая поддерживать популярные стандарты интеллектуальных сетей для связи посредством линии электропередачи, в частности, такие как S-FSK, PRIME, G3, IEEEP1901.2, и для радиосвязи, в частности, такие как IEEE 802.15.4, IEEE 802.15.4g, осуществляется только посредством применения соответствующего программного обеспечения, работающего на одном
настраиваемом микропроцессоре (1), который в дополнение к функциям измерения и передачи данных также выполняет другие задачи, в том числе функции, предназначенные для измерения параметров качества электроэнергии.
4. Счетчик по любому из п. 1, п. 2 или п. 3, отличающийся тем, что
настраиваемый микропроцессор (1) подключен посредством цифрового
интерфейса IF (3, 4, 5, 13) к входной аналоговой схеме AFEpic (7), используемой
для приема и передачи информационных сигналов посредством линии
электропередачи с применением узкополосной модуляции, в частности, S-FSK,
BPSK, OFDM, содержащий при этом аналого-цифровой преобразователь (9) для
приема коммуникационного сигнала и цифро-аналоговый преобразователь (10),
используемый для генерирования такого сигнала, и при этом входная аналоговая
схема соединена с определенным количеством доступных фаз, причем
опциально схема AFEPLC может быть упрощена и содержать только некоторые
преобразователи для связи посредством линии электропередачи.
5. Счетчик по п. 4, отличающийся тем, что настраиваемый микропроцессор (1) имеет встроенный цифровой интерфейс IF (3, 4, 5, 13), посредством которого он подключен к входной аналоговой схеме AFERadio (6), используемой для генерирования и приема радиосигнала, передающего информацию с использованием любого вида цифровой модуляции, в частности, S-FSK, BPSK, OFDM, CDMA.
6. Счетчик по п. 5, отличающийся тем, что входная аналоговая схема AFEm (8) для приема сигналов измерения объединена с входной аналоговой схемой AFEpic (4) для осуществления связи посредством линии электропередачи - связи по линиям электросети, PLC.
7. Счетчик по п. 5, отличающийся тем, что он не содержит ни одной входной аналоговой схемы AFERadio (6) для радиосвязи.
8. Счетчик по п. 4, отличающийся тем, что входная аналоговая схема AFEm (8) для приема сигналов измерения интегрирована с входной аналоговой схемой
AFEPLC (7) для осуществления связи посредством линии электропередачи - связи по линиям электросети, PLC.
9. Счетчик по п. 5, отличающийся тем, что входная аналоговая схема AFE для
осуществления связи посредством линии электропередачи не содержит ни
одного преобразователя, и цифро-аналоговые преобразователи (10) и аналого-
цифровые преобразователи (9), встроенные в настраиваемый микропроцессор (1),
выполнены с возможностью передачи и приема сигналов посредством линии (17)
электропередачи.
10. Счетчик по п. 5, отличающийся тем, что входная аналоговая схема AFE для
осуществления связи посредством линии электропередачи обеспечена только
цифро-аналоговым преобразователем (10), и аналого-цифровой преобразователь
(9), встроенный в настраиваемый микропроцессор (1), выполнен с
возможностью приема информационного сигнала посредством линии (17)
электропередачи.
Г 1
u IN
CPU,
CPU*,:
IF,
^ IFK+IF.
AFE,
Фиг. 2
4(tm)
CPU ft
CPU
AFE
AFE,
иг/ч ОЛС "^о AI> .L'
Фиг. 5
v..
WO/2017/109548
РСТЯВ2015/059927
WO/2017/109548
РСТЯВ2015/059927
(19)
WO/2017/109548
РСТЯВ2015/059927
WO/2017/109548
РСТЯВ2015/059927
(19)
WO/2017/109548
РСТЯВ2015/059927
WO/2017/109548
РСТЯВ2015/059927
(19)
WO/2017/109548
РСТЯВ2015/059927
WO/2017/109548
РСТЯВ2015/059927
WO/2017/109548
РСТЯВ2015/059927
WO/2017/109548
РСТЯВ2015/059927
WO/2017/109548
РСТЯВ2015/059927
WO/2017/109548
РСТЯВ2015/059927
WO/2017/109548
1/6
PCT/IB2015/059927
WO/2017/109548
1/6
PCT/IB2015/059927
WO/2017/109548
2/6
PCT/IB2015/059927
WO/2017/109548
2/6
PCT/IB2015/059927
WO/2017/109548
2/6
PCT/IB2015/059927
WO/2017/109548
2/6
PCT/IB2015/059927
WO/2017/109548
2/6
PCT/IB2015/059927
WO/2017/109548
2/6
PCT/IB2015/059927
WO/2017/109548
2/6
PCT/IB2015/059927
WO/2017/109548
2/6
PCT/IB2015/059927
WO/2017/109548
3/6
PCT/IB2015/059927
WO/2017/109548
3/6
PCT/IB2015/059927
WO/2017/109548
5/6
PCT/IB2015/059927
WO/2017/109548
5/6
PCT/IB2015/059927
WO/2017/109548
5/6
PCT/IB2015/059927
WO/2017/109548
5/6
PCT/IB2015/059927
WO/2017/109548
5/6
PCT/IB2015/059927
WO/2017/109548
5/6
PCT/IB2015/059927
WO/2017/109548
5/6
PCT/IB2015/059927
WO/2017/109548
5/6
PCT/IB2015/059927
WO/2017/109548
5/6
PCT/IB2015/059927
WO/2017/109548
5/6
PCT/IB2015/059927
WO/2017/109548
6/6
PCT/IB2015/059927
WO/2017/109548
6/6
PCT/IB2015/059927
|
