книги / Микропроцессорные средства автоматизации энергетических систем. Микропроцессорные счётчики электрической энергии

•возможность использования счётчика в режиме ретранслятора,

−количество звеньев ретрансляции – до 3.

•передача данных по силовой сети на частотах 70/80 кГц

всоответствии со стандартом CENELECEN 50065-1;

•работа в составе системы АСКУЭ «Политариф-А»;

•технологическое программное обеспечение опроса и параметризации по силовой сети через устройство сбора и передачи данных УПД-600 – TPLM-32.

Структурная схема счетчика ЦЭ2726 приведена на рис. 3.2. Работа микросхемы «Преобразователь мощности – частота следования импульсов» основана на импульсном перемножении двух сигналов на основе широтно-импульсной/амплитудно-

импульсной модуляции входных сигналов.

Микроконтроллер PIC16C558 фирмы Micro Chip Corp. реализует:

•счет электроэнергии по тарифным зонам суток;

•счет текущего времени и коррекцию хода часов;

•учет праздничных дней, автоматический переход на летнее и зимнее время;

•вывод информации на дисплей и индикаторы;

•запись в EEPROM накопленной электроэнергии по тарифным зонам суток с дискретностью 0,2 кВт-ч;

•запись в EEPROM и чтение: текущей даты и времени, временных границ тарифных зон суток, перечня праздничных дней, даты и времени перехода на зимнее и летнее время, корректирующего коэффициента для внутренних часов, заводского номера счетчика, даты последней связи с ЭВМ;

•выдача тестовых последовательностей и сигналов в процессе настройки и поверки счетчика;

•обеспечение защиты от несанкционированного доступа к внутренней информации счетчика.

Приемное устройство счетчика используется для организации режимов поверки и тестирования счетчика, а также (совместно с передающим устройством) для организации связи во внешнюю ЭВМ.

41

ровки, задания постоянных со стороны оператора. Скорости обмена по последовательным портам 1200–9600 бод, коэффициент передачи по частотному каналу 1000–10000 имп. на кВт/ч, количество тарифов – 4, ежесуточная самодиагностика, неразрушаемая память при исчезновении питания, межпроверочный интервал 8 лет, рабочий диапазон температур от –40 до +60 °С. Все индикаторы и рабочие параметры вынесены на жидкокристаллический индикатор (128 сегментов). СБИС счетчика содержит программируемый цифровой сигнальный процессор с встроенным АЦП по току и напряжению в каждой фазе.

Рис. 3.4. Структурная схема счетчика «Альфа»

Счетчик АЛЬФА предназначен для учета активной и реактивной энергии в цепях переменного тока, а также для использования в составе автоматизированных систем контроля и учета

44

электроэнергии (АСКУЭ) для передачи измеренных параметров на диспетчерский пункт по контролю, учету и распределению электрической энергии.

Принцип измерения – аналого-цифровое преобразование величин напряжения и тока с последующим вычислением мощностей и энергий.

Счетчик «Альфа» состоит из измерительных датчиков напряжений и тока, основной электронной платы с микропроцессорной схемой измерения и быстродействующего микроконтроллера. Измеряемые величины и другие требуемые данные отображаются на дисплее счетчика, выполненного на жидкихкристаллах.

Измерение тока и напряжения силовых цепей осуществляется с помощью высоколинейных трансформаторов тока улучшенной конструкции и резистивных схем делителя напряжения. Активная мощность вычисляется путем умножения измеренных цифровых значений напряжений и токов с помощью СБИС.

В счетчике «Альфа» используется импульсный источник питания, который позволяет обеспечить широкий диапазон рабочего напряжения от 70 до 440 В.

Фазные напряжения подаются непосредственно на основную плату счетчика через резистивные делители, используемые для согласования уровней входных сигналов с измерительной СБИС.

Все резисторы высокоточные, металлопленочные с минимальным температурным коэффициентом.

Первичный ток измеряется с помощью трансформаторов тока, специально разработанных в соответствии с требованиями к счетчику «Альфа». Они имеют незначительную линейную погрешность и жесткие требования к величине сдвига по фазе.

Специально разработанный для счетчика «Альфа» микроконтроллер ведет весь процесс измерения и обработки данных в цифровой форме, что позволяет сохранить заданную точность измерения во всем диапазоне рабочих температур от –40 до +60 °С при максимальной и минимальной нагрузках.

Программирование осуществляется программным пакетом

EMFPLUS 2.30 (504MD), АльфаМет, ALFALITE, ALFAPLUS, PowerPuis и др.

45

СБИС измерения содержит программируемый цифровой сигнальный процессор с тремя встроенными аналого-цифровы- ми преобразователями (АЦП).

Входные сигналы напряжения обрабатываются одним из АЦП, а входные сигналы тока – вторым АЦП. Третий АЦП используется для выборки входного сигнала нуля напряжения и тока. Измерение нуля напряжения и тока увеличивает точность измерений при малых сигналах.

Импульсы, количество которых пропорционально измеренной энергии, с частотных выходов СБИС поступают на микроконтроллер. Микроконтроллер осуществляет функции передачи, приема и отображения данных в счетчике. Данные многотарифного режима хранятся в ОЗУ микроконтроллера и в ОЗУ дополнительной платы А+ до тех пор, пока на счетчик поступает питание. Во время перерывов в подаче питания все ключевые данные счетчика и данные о его конфигурации хранятся в неразрушаемой памяти ПЗУ микроконтроллера.

Для счета времени календаря используется кварцевый генератор. Время в счетчике может автоматически корректироваться во время считывания информации при помощи компьютера.

В период отключения основного питания литиевая батарея (если она предусмотрена модификацией счетчика) обеспечивает питание генератора импульсов 32 768 Гц, поддерживающего работу внутреннего календаря для сохранения правильного счета времени.

Батарея обеспечивает подачу питания для хранения данных в течение длительного срока до 2÷3 лет, в зависимости от температуры окружающей среды. Основные технические характеристики счетчика «Альфа» приведены в табл.3.1.

Конструкция счетчиков «Альфа»

Счетчик состоит из трех основных блоков: корпуса, электронного модуля и шасси. Один и тот же корпус подходит ко всем типам счетчиков, что сокращает количество комплектующих деталей, упрощает сборку и последующую эксплуатацию счетчиков разных типов.

Модуль шасси включает основание, датчики тока, шины тока и напряжения, соединительные кабели токовых и напряженческих цепей с основной электронной платой.

В отличие от других счетчиков в счетчике «Альфа» реализовано большое расстояние (не миллиметры, а сантиметры) между токопроводами фаз А, В и С, что позволяет повысить надежность иточности работы счетчика при больших нагрузках. В зависимости от установки счетчика в трехили четырехпроводных линиях производятся двухили трехэлементные счетчики «Альфа».

47

Электронный блок содержит:

−основную электронную плату (плата С), осуществляющую функции измерения и регистрации;

−дисплей счетчика (рис. 3.5) на жидких кристаллах для отображения измеряемых величин и других требуемых данных;

−элементы оптического порта;

−съемный щиток (шильдик) с обозначением типа счетчика;

−переключатель режимов работы дисплея.

В корпус счетчика встраиваются дополнительные электронные платы, которые значительно увеличивают функциональные возможности счетчика. Дополнительные платы подключаются к основной плате счетчика и друг к другу с помощью контактных разъемов.

Для расширения функциональных возможностей счетчика используются две платы: плата А+ и плата реле.

Плата А+ используется для придания базовым типам счетчиков AIT, AIR, AIK функций измерения мощности в двух направлениях и функции хранения в памяти профиля нагрузки. При использовании платы А+ базовые типы счетчиков могут быть модифицированы в следующие типы: AIT-L, FIR-A, AIR- AL, AIK-A, AIK-AL (литера L обозначает наличие функции хранения профиля нагрузки, а литера А обозначает функцию измерения энергии и мощности в двух направлениях).

Плата реле используется в основном в случае применения счетчика в составе системы АСКУЭ. В зависимости от типа счетчика на плате реле могут использоваться до четырех электронных реле, на выходе которых частота импульсов пропорциональна измеренной энергии (активной и реактивной в двух направлениях в зависимости от типа счетчика). Для увеличения помехозащищенности передаваемой информации электронные реле выполнены для тока нагрузки до 100 мА с рабочим напряжением до 120 В. Эти реле могут работать как на постоянном, так и на переменном токе. Частота импульсов на выходе реле может задаваться в широком диапазоне с помощью программного обеспечения EMFPLUS, что позволяет включать счетчики «Альфа» практически в любую существующуюсистему АСКУЭ.

48

На плате также размещены элементы интерфейса ИРПС (токовая петля), который позволяет передавать информацию последовательным кодом на расстояние до 3 км.

Рис. 3.5. Внешний вид дисплея счетчика «Альфа»: 1 – поле отображения измеренных параметров; 2 – цифровой идентификатор измеренных параметров; 3 – текстовые идентификаторы измеренных параметров; 4 – идентификаторы тестового и вспомогательного режимов; 5 – стрелочные индикаторы реактивной энергии; 6 – стрелочные индикаторы активной энергии; 7 – идентификатор конца интервала осреднения мощности; 8 – идентификатор наличия /

отсутствия фаз напряжения

На дисплее счетчика (рис. 3.5) высотой 25 мм поочередно за 15 сотображаются измеряемые параметры.

Последовательность и длительность отображаемых параметров определяется с помощью программного обеспечения. Можно запрограммировать для вывода на дисплей до 64 различных параметров.

На дисплее отображаются следующие параметры:

−величины измеряемых параметров. Э показывает на шести разрядах цифровые значения измеряемых величин;

−цифровой идентификатор. Три меньшие цифры идентифицируют номера отображаемых параметров;

−буквенная зона идентификаторов. Используется в дополнение к цифровым идентификаторам для пояснения отображаемых значений.

Например:

ABCD – эти буквы указывают на тарифную зону; CUM – суммарное значение максимальной мощности;

49

KWARh – мощность или энергия в следующих единицах: kW, RWh, kVA, RVAh, kVAR или kVARh;

PREV – данные за предыдущий период или данные предыдущего сезона и т.п.

Эти идентификаторы могут быть представлены в различных комбинациях для указания какого-либо конкретного отображаемого значения:

PATE A kWh – киловатт-часы за тарифную зону А;

MAX RW – значение максимальной мощности в киловаттах. Индикаторы напряжений. Три индикатора, показывающие наличие напряжения фаз (А, В, С), отображаются на Э в виде трех отдельных окружностей с буквенными обозначениями внутри. Каждая окружность постоянно светится при наличии напряжения. Если напряжение отсутствует, то индикатор фазы

мигает, указывая на возникшую неисправность.

Индикаторы направления потока энергии. Шесть оптических индикаторов указывают направление активной энергии (верхний ряд) и реактивной и полной энергии (нижний ряд) в зависимости от модификации счетчика.

Стрелки индикаторов мигают с частотой, пропорциональной приложенной нагрузке.

Дисплей может быть запрограммирован для работы в двух режимах: нормальном и вспомогательном.

Нормальный режим работы. Счетчик всегда работает в нормальном режиме до тех пор, пока не будут нажаты кнопки ALT или TEST, или пока не будет обнаружена ошибка в работе узлов счетчика. В этом режиме на дисплее отображаются минимальные данные, используемые для коммерческих расчетов.

Вспомогательный режим (ALT). Этот режим устанавливается после нажатия кнопки ALT. Обычно применяется для отображения данных, не используемых для коммерческих расчетов. По истечении одного полного цикла вспомогательного режима счетчик автоматически возвращается кнормальному режиму работы.

Режим тестирования (TEST). Используется обычно для проверки счетчика.

50