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

Режим ошибки. Если счетчик обнаруживает условие, которое влияет на его работу или на сохранность накопленных данных, то он автоматически переключается в режим ошибки. Сигналы ошибок и предупреждений отображаются как сообщения Err и FC соответствующим кодовым обозначением, указывающим на характер ошибки.

Счетчик «Альфа» комплектуется следующими интерфейсами: 1. Электронное реле с оптической развязкой, на выходе которого частота импульсов пропорциональна измеренной мощности. Имеется возможность установить любую модификацию счетчика «Альфа», электронную плату с одним или более полупроводниковым реле, которые могут быть запрограммированы

для вывода следующей информации:

−первое реле – выход по активной потребленной энергии;

−второе реле – выход по реактивной потребленной энергии;

−третье реле – выход по активной выданной энергии;

−четвертое реле – выход по реактивной выданной энергии. Частота импульсов на выходе реле пропорциональна измерен-

ной мощности, а количество – измеренной энергии (активной и реактивной, вдвухнаправлениях, взависимости оттипасчетчика).

Эти реле могут работать как на постоянном, так и на переменном токе.

2.Электронная плата с двумя гальванически развязанными группами реле, которая позволяет осуществлять считывание информации со счетчика по импульсным каналам на две независимые системы АСКУЭ.

Частота импульсов на выходах реле может задаваться в широком диапазоне с помощью программного обеспечения EMFPLUS, что позволяет включать счетчики «Альфа» практически в любую существующую систему АСКУЭ.

На плате C совместно с электронными реле могут быть размещены и другие цифровые интерфейсы.

3.ИРПС «токовая петля».

ИРПС «токовая петля» с оптической развязкой на 1,5 кВ позволяет передавать по одной паре информационных проводов не

51

только данные об измеренной энергии и мощности, но и многочисленную дополнительную информацию:

−время и дата начала отключения питания или фазы;

−время и дата окончания перерыва питания или выключения фазы;

−тип счетчика и постоянные, отображающие схему подключения счетчика к внешним цепям;

−наличие тарифных зон и их распределение по суткам;

−данные самодиагностики счетчика и расшифровка этих сообщений и др.

Интерфейс ИРПС «токовая петля» используется в случаях, где необходимы повышенные требования и достоверность переданной информации, поскольку протокол обмена предусматривает выдачу подтверждения правильности принятой или переданной информации.

Протоколы обмена по интерфейсу ИРПС поддерживаются аппаратно-программными средствами платы A+. Поэтому для возможности работы счетчика по ИРПС счетчик должен иметь

всвоем составе плату A+ (модификации AL, AO или OL).

4. Последовательный цифровой интерфейс RS-485. Позволяет считывать информацию со счетчика с расстояния

до 1,5 км, а также объединять до 31 счетчика на общую шину без каких-либо дополнительных устройств.

5. Оптический порт связи. Оптический порт связи используется:

−для заводской калибровки;

−для программирования;

−для метрологической поверки;

−для задания различных постоянных.

Кроме того, порт используется при снятии информации со счетчиков на месте их установки при помощи инженерного пульта или переносных компьютеров Notebook.

Общие характерные особенности защитных функций счетчика:

52

Программные средства защиты. Каждый счетчик имеет свой пароль, который используется на уровне обмена информацией между счетчиком и компьютером, с помощью которого осуществляется доступ к данным счетчика и его программирование. Кроме этого, программное обеспечение имеет свои входные коды, препятствующие работе с программным пакетом несанкционированным лицам.

Программный пакет EMFPLUS2.30 (504MD) предоставля-

ет три различных доступа к счетчикам для потребителя, эксплуатационных служб энергоснабжающих организаций, ремонтных служб, имеющих право госповерки.

Аппаратные средства защиты. В конструкции счетчика обеспечивается двойное пломбирование.

Самодиагностика электронных узлов и компонентов.

Электронные узлы счетчика под управлением его программных средств подвергаются самодиагностике каждые 24 часа. При этом проверяется работа всех основных узлов счетчика: встроенной батареи, микропроцессора, памяти, внутренних интерфейсов и работа сегментов дисплея.

Выявленная неисправность вызывает появление на дисплее сообщение об ошибке.

Счетчики «Альфа» калибруются на автоматической калибровочной станции предприятия «Эльстер-Метроника» (ранее

«АББ ВЭИ Метроника») http://www.elster.ru/.

На смену счётчикам «Альфа» пришли счётчики «ЕвроАльфа» имеющие аналогичную конструкцию, но ещё большее количество модификаций. Например, коэффициент передачи по частотным каналам изменяется от 10 до 50000 имп/кВт·ч. Счётчик «Альфа-плюс» сочетает в себе многофункциональный счётчик электроэнергии и измеритель показателей качества электроэнергии, в т. ч. векторную диаграмму тока, напряжения, угла сдвига фаз по фазам, значение мощности по фазам, спектр гармоник (до 15 гармоник) и т.д. Счетчик «Альфа-плюс» может работать как ВАФ (вольт-ампер-фазометр), показывать действующее значение тока и напряжения, гармоники и т.п. (рис. 3.6, 3.7).

53

Портативный счётчик «Альфа» позволяет с использованием комплекта токовых клещей производить измерения в полевых условиях.

С 1998 года выпускается малогабаритный счетчик электроэнергии «Дельта» для бытовых потребителей. Счетчик устанавливается на DIN-рейку, и выпускается как трехфазного, так и однофазного исполнения.

Счетчики «ЕвроАльфа» дороги ($750 – $900).

Рис. 3.6. Копия экрана программы счетчика «Альфа+»

Рис. 3.7. Копия экрана программы счетчика «Альфа+» с графиком расхода электроэнергии

54

3.3.Трехфазный многофункциональный счетчик СЭТ-4ТМ

Внастоящее время выпускаются более дешевые отечественные счетчики электроэнергии СЭТ-4ТМ, имеющие также хорошие метрологические характеристики (класс точности 0,2S,

0,5S, стоимость 10 11,5 тыс. руб.). Производитель – Нижегородский завод им. М. В. Фрунзе (www.nzif.ru).

Структура счетчика СЭТ-4ТМ приведена на рис. 3.8. После АЦП передача цифровых кодов осуществляется по

скоростному последовательному каналу на цифровой сигнальный процессор DSP. Последний вычисляет средние значения следующих параметров за период сети:

Q = S 2 − P2 ;

cosφ;

fc.

Процессор DSP производит также преобразования средних значений мощности за период сети в частоту для каждого вида мощности в прямом и обратном направлениях по четырем параллельным каналам телеметрии. Импульсы телеметрии имеют фиксированную длительность (≈150 мс).

Процессор DSP подсчитывает число сформированных им же импульсов и копит их в регистрах энергии и регистрах средних мощностей для построения графиков нагрузки.

Однокристальный управляющий микроконтроллер МК считывает данные измерений и вычислений из внутренних регистров DSP по 4-проводному последовательному интерфейсу.

55

Микроконтроллер (МК) управляет всеми узлами счетчика и реализует управляющие алгоритмы в соответствии со специализированной программой, помещенной в его внутреннюю память программ. Управление узлами счетчика производится через программные интерфейсы, реализованные на портах ввода/вывода МК (см. рис. 3.8).

В МК встроен УАПП, работающий на скоростях 9600, 4800,

2400, 1200 бод.

Счетчик всегда ведомый и находится в состоянии приема данныхпо каналу RS-485 от внешнего компьютера. Толькопо команде передачи данных МК переводит драйвер в состояние передачи ивозвращаетвсостояние приема по окончании передачи.

Мультипроцессор переключает УАПП на оптопорт, когда обнаруживает запрос оптоканала. Скорость обмена по оптопорту одна – 9600 бод.

Формат байтовой передачи обычен – старт-бит, 8 бит посылки, бит контроля нечетности (может отсутствовать), стопбит. Количество передаваемых непрерывно посылок зависит от характера запросов. Критерием окончания передачи последовательности байтов (фрейма) является гарантированный тайм-аут (6 7 байт на выбранной скорости передачи, а именно 6–8 мс для

9600 бод, 48–50 мс для 1200 бод).

Разрывы во времени между байтами внутри последовательности должны быть меньше нижней границы системного таймаута. Адресованный счетчик отвечает на любые корректные запросы через время не менее тайм-аута и не более 100 мс.

Адреса счетчиков программируются в диапазоне 1–239 (рекомендуется 1–127). Адрес 0 используется как общий. На него отвечают все счетчики. Корректно его использовать можно только тогда, когда к каналу RS-485 подключен только один счетчик.

В нормальном состоянии канал связи со счетчиком закрыт. Чтобы счетчик отвечал на запросы, необходимо послать команду «Открыть канал связи». При этом открывается канал связи с уровнем доступакданным в соответствии свведенным паролем:

57

–1-й низший уровень пользователя;

–2-й высший уровень хозяина.

Закрыть канал связи можно по команде «Закрыть канал связи» или канал закрывается автоматически, если не было обращения к счетчику более 256 с после открытия канала.

Таймер – энергонезависимое ОЗУ с блоком хронометрии, который реализует часы реального времени (кварц 32,768 кГц) и григорианский календарь. Литиевая батарея при отключении питания обеспечивает работу таймера в течение всего срока сохраняемости батареи, составляющего 10 лет. Установка и коррекция точности хода часов таймера программным способом.

Цифровой термометр – циклическое преобразование температуры и передача в цифровом коде по запросу МК для проведения коррекции метрологических характеристик и точности хода часов реального времени в диапазоне рабочих температур.

Импульсные выходы представляют собой открытый эмиттер с параметрами:

= 30 В в состоянии «разомкнуто»; = 30 мА в состоянии «замкнуто».

Перепрограммирование счетчика производится с помощью программ «Конфигуратор СЭТ-4ТМ», работающий в среде Windows 95 и выше.

Счетчики сохраняют метрологические характеристики и функционирование интерфейсов связи в диапазоне температур до –40 °С при резком снижении или полной потере контрастности индикатора.

Погрешность счетчика при измерении активной энергии не превышает для класса 0,2S (0,5S) при cosφ = 1:

±0,4 (1)% при I = 0,01 ÷ 0,05 Iн;

±0,2 (0,4)% при I = 0,05 Iн ÷ Imax при cosφ = 0,5 инд (и 0,8 емк):

±0,5 (1)% при I = (0,02 ÷ 0,1) Iн;

±0,3 (0,6)% при I = 0,1 Iн ÷ Imax.

Счетчик позволяет сохранять в энергонезависимой памяти с последующим просмотром на индикаторе учтенной активной

58

и реактивной энергии прямого и обратного направления (только прямого направления для однонаправленного счетчика):

•всего от сброса показаний;

•за текущий и предыдущий год;

•за текущий и предыдущий месяц;

•за текущие и предыдущие сутки.

Счетчик позволяет измерять и отображать на индикаторе:

•активную, реактивную и полную мгновенную мощность

сучетом коэффициентов трансформации по напряжению и току (время интегрирования 1 с) как по каждой фазе, так и суммарную по трем фазам с индикацией квадранта, в котором находится вектор полной мощности;

•фазное напряжение по каждой фазе;

•фазный ток по каждой фазе;

•коэффициент мощности по каждой фазе и суммарный по трем фазам;

•частота сети;

•текущее время и дату;

•температуру внутри счетчика.

Примечание: Суммарный коэффициент мощности вычисляется из алгебраических сумм полной и активной мощностей.

Счетчик обеспечивает возможность программирования и перепрограммирования через интерфейс RS-485 или оптический порт следующих параметров:

•пароль первого и второго уровня доступа к данным;

•наименование точки учета (места установки);

•сетевой адрес;

•коэффициента трансформации по напряжению и току;

•время интегрирования мощности для построения графиков нагрузки в диапазоне 2–30 минут;

•тарифное расписание и расписание праздничных дней;

•текущее время и дата;

•время перехода с «летнего» времени на «зимнее», с «зимнего» времени на «летнее» и флага разрешения/запрета автоматического перехода;

59

•программируемые флаги;

•режимы и период индикации в диапазоне 1 20 с.

Счетчик обеспечивает возможность считывания через интерфейс RS-485 или оптический порт следующих параметров

иданных:

•учтенная активная и реактивная энергия прямого и обратного направления:

•всего от сборов показаний, за текущий/предыдущий год, за текущий и каждый из 11 предыдущих месяцев, за текущие/предыдущие сутки по 8 тарифам в 12 тарифных зонах;

•текущие значения активной и реактивной энергии прямого и обратного направления по текущему тарифу;

•указатель текущего тарифа;

•время интегрирования мощности для построения графиков нагрузок (от 2 мин до 30 мин);

•средние значения активной и реактивной мощности прямого и обратного направления для построения графиков нагрузок за время хранения от 264 ч (время интегрирования 2 мин) до 2730 ч (время интегрирования 30 мин);

•текущий указатель массива графиков нагрузок;

•текущее время и дата;

•серийный номер счетчика и дата выпуска;

•наименование точки учета;

•сетевой адрес;

•коэффициент трансформации по напряжению и току;

•время перехода с «летнего» времени на «зимнее», с «зимнего» времени на «летнее» и фланга разрешения/запрета автоматического перехода;

•тарифное расписание и расписание праздничных дней;

•время наступления событий: время включения / выключения счетчика, время коррекции времени и даты, время коррекции расписания праздничных дней, время коррекции тарифного расписания, время сброса показаний, время инициализации массива графиков нагрузок, время отключения/включения фазы 1,

60