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

венного сертификата в системе ГОСТ Р. В апреле 2006 года компаниябыла сертифицирована в органесертификации IQNET.

Электросчетчики фирмы с маркой «Меркурий» сегодня поставляются в десять стран ближнего и дальнего зарубежья.

Производственные мощности фирмы расположены в Москве, Санкт-Петербурге, Саратове, Болгарии и позволяют выпускать более 2,5 млн различных счетчиков в год. Для покупателей создана сеть сервисных и гарантийных представительств по России, которая постоянно расширяется.

Для электросчетчиков типа «Меркурий» принято удобное обозначение. Например, для одного из трёхфазных, активнореактивных, многофункциональных счетчиков электроэнергии «Меркурий» 230 АRT2 имеется обозначение: 230 ART2-XX PQC(R)I(G)SDN, где:

230 – трехфазный; А – измерение активной энергии;

R – измерение реактивной энергии;

T – наличие внутреннего тарификатора; 2 – два направления учета;

XX – модификации, подразделяемые по току, напряжению и классу точности.

Отсутствие символа в наименовании счётчика свидетельствует об отсутствии соответствующей функции.

Электросчетчики «Меркурий» позволяют проводить тарификацию для 4 сезонов, учитывать будни, выходные и праздничные дни, летнее и зимнее время. Самодиагностика производится 1раз в 24 часа, имеется 3 уровня паролей + аппаратная блокировка.

81

ФГУП Государственный Рязанский приборный завод

(ГРПЗ) более 15 лет занимается разработкой, серийным производством и модернизацией электронных приборов учета электроэнергии, предлагает на рынок широкую и унифицированную номенклатуру своей продукции, рассчитанную на любого потребителя. Приборы ГРПЗ поставляются в более чем 50 регионов России. Номенклатура выпускаемой им продукции насчитывает 88 модификаций трехфазных (СЭТ 3, «ГАММА 3») и однофазных (СЭТ 1, «ГАММА 1») счетчиков электроэнергии – от простейших до высокоинтеллектуальных. В их числе: 100-вольтовые и 380-вольтовые приборы для учета активной и реактивной энергии, перетоковые, одно- и многотарифные приборы учета прихода и расхода энергии, с одним либо двумя телеметрическими выходами со встроенным тарификатором, оптопортом, интерфейсами RS-485, RS-232 (на 1– 2 направления), многофункциональные интегральные счетчики «ГАММА». Все приборы электронные, выполнены на микропроцессорах, как со встроенным, так и внешним программированием. Счетчики «СЭТ» и «Гамма» изготовлены на основе БИС фирм

Analog Devices (БИС ADE7758 или ADE7762 – cм. прил. 7), Texas Instruments, ST-электроникс с применением SMD-технологии, обеспечивающей надежность изделия за счет стабильности технологического процессана автоматической линии сборки и пайки.

Корпус и колодка прибора изготовлены из экологически чистой пластмассы «Армамид ПАСВ-ЗОАП», отличающейся высокими механическими, термическими, электроизолиционными и санитарными показателями. Уплотнители крышки корпуса и клеммной колодки обеспечивают стабильную работу счетчика при повышенной влажности и запыленности. Электромеханическое отсчетное устройство защищено двойным экраном и не подвержено воздействию внешних магнитных полей. Счетчики хорошо зарекомендовали себя в большом климатическом диапазоне: от резко континентального до жаркого и влажного. Среднее время наработки приборов учета не менее 140 тыс. часов, межповерочный интервал – до 16 лет.

82

Система РLС-сбора установлена в ОАО «Рязаньэнерго», во Владимире, в ряде подразделений ФГУП ГРПЗ. В ней ведется учет по силовой цепи с централизованной передачей информации по интернет-системам GSM (GPRS)-стандартов на IP-адрес продавца электроэнергии. По каналам мобильной связи продавец электроэнергии видит, сколько ее использует потребитель, находящийся, скажем, в другом городе. Накопив суточную и месячную ведомость, поставщик имеет представление, сколько должен заплатить потребитель, останавливал ли он свой прибор учета, прибегал ли к каким-то другим ухищрениям, чтобы избежать платежей. Продавцу все становится подконтрольно в режиме балансного отпуска электроэнергии. Кроме того, ФГУП ГРПЗ предлагает систему учета IG-40, не требующую дополнительной разводки и обвязки, применяющуюся в мелкомоторном секторе, т.е. для торговых точек и малых предприятий.

Информация с абонентского счетчика обрабатывается, преобразуется, запоминается этим устройством и с периодичностью в час или в сутки, по желанию потребителя, сбрасывается в локальную сеть на центральный пульт продавца. Система позволяет объединять потребителей мелкомоторного сектора в куст, емкостью до 32 абонентов, может работать и автономно. Ее особенность в том, что очень четко разделены границы средств измерения, т.е. счетчика и средств сбора-передачи. Система IG-40 имеет 2 специализированных канала автономного учета и отключения проблемных точек. В случае неплатежей абонента можно дистанционно отключить его от сети.

Секрет успеха гражданской продукции завода в том, что вся она производится по аналогичному технологическому процессу и на том же оборудовании, что и специальная авиационная техника для военно-промышленного комплекса. Этот фактор высокой надежности формирует возможности предприятия на рынке. По уровню показателя отказов у потребителей счетчики ФГУП ГРПЗ никогда не выходили за 0,3 0,5 %. К сожалению, сегодня на рынке для многих потребителей основным параметром при приобретении энергосберегающего оборудования является не

83

надежность, а цена. На нее энергопродавцы делают главную ставку. У покупателей, вероятно, пока нет ещё понимания того, что, заплатив сегодня за качество и долговременную службу прибора, он экономит на затратах в будущем, которые, к примеру, можно будет направить на развитие.

Счетчики «Лейне-Электро» Саранского приборострои-

тельного завода предназначены для учета активной электроэнергии в сетях переменного тока автономно или в автоматизированных системах сбора и контроля данных. Данное изделие ориентировано на защиту от хищения электрической энергии потребителями.

Счетчик «Лейне-Электро-02» выполнен с измерительными элементами: измерительный шунт в «фазном» и измерительный трансформатор в «нулевом» проводе. В случае замыкания тока нагрузки в обход измерительного элемента счетчик продолжает учитывать электрическую энергию через «нулевой» провод.

В электросчетчиках «Лейне-Электро» корпус хорошо защищен от попадания пыли и влаги. Используется также традиционный способ защиты от проникновения внутрь счётчика – пломбировка кожуха и крышки клеммной коробки навесными пломбами. Прочный корпус не допускает проникновения внутрь счетчика с целью воздействия на показания без нанесения явных повреждений счетчику.

Защита информации и данных счетчика «Лейне-Электро- 01М» осуществляется с помощью пароля – данные счетчика могут изменять только лица, допущенные к использованию пароля определенного уровня доступа. Каждый счетчик может иметь индивидуальный адрес и на каждый из них может быть поставлен индивидуальный пароль.

Электронная пломба сигнализирует о вскрытии крышки клеммной колодки с записью даты последнего вскрытия в память счетчика и выдачи информации об этом по запросу через интерфейс RS-485. Данный вид защиты обеспечивает при несанкционированном вскрытии счетчика фиксацию факта проникновения в счетчик в журнале регистрации событий.

84

Переход на цифровые автоматические системы учёта и контроля электроэнергии – вопрос времени. Преимущества таких систем очевидны. Цена их будет постоянно падать. И даже на простейшем микроконтроллере такой цифровой счётчик электроэнергии имеет очевидные преимущества: надёжность за счёт полного отсутствия трущихся элементов; компактность; возможность изготовления корпуса с учётом интерьера современных жилых домов; увеличение периода поверок в несколько раз; ремонтопригодность и простота в обслуживании и эксплуатации. При небольших дополнительных аппаратных и программных затратах даже простейший цифровой счётчик может обладать рядом сервисных функций, отсутствующих у всех механических, например реализация многотарифной оплаты потребляемой энергии, возможность автоматизированного учёта и контроля потребляемой электроэнергии.

Выводы:

1.Основное отличие таких счетчиков от обычных, индукционных, в том, что они представляют собой небольшой «бортовой компьютер».

2.В таких счетчиках практически отсутствуют подвижные части, выполняющие измерения потребленного электрического тока.

3.Счетчик обычно состоит из измерительных датчиков тока и напряжения (трансформаторов с улучшенными характеристиками), схем измерения (АЦП – аналого-цифровые преобразователи), микроконтроллера, обрабатывающего цифровые сигналы, памяти для хранения данных счетчика.

4.Вся информация счетчика выводится на жидкокристаллическое табло.

5.Питаются счетчики обычно от подключенных к ним цепей напряжения.

В качестве дополнения хорошим тоном является установка резервного питания на счетчик (в виде различных аккумуляторных батарей). Они предназначены для поддержания целостности важной информации, когда счетчик отключен от цепей питания.

85

В дальнейшем происходит перемножение сигналов тока и напряжения через АЦП на высокопроизводительном микропроцессоре с RISC-набором команд. Вся полученная информация записывается в память счетчика и параллельно отображается на жидкокристаллическом дисплее (рис. 5.1).

Рис. 5.1. Пример структурной схемы электронного счётчика

В различных моделях счетчика могут вводиться дополнительные информационные выходы (токовая петля, числоимпульсное реле, в котором частота импульсов пропорциональна потребленной электроэнергии, выход RS-485 и т.п.). Практически во всех счетчиках имеется память для хранения программы работы счетчика, измеренных величин (т.е. активной и реактивной энергии), а также перечня различных значимых событий (количество входов в счетчик, пропадание питания, перехода на зимнее и летнее время и т.п.).

Отличительная особенность таких счетчиков – возможность учета электроэнергии по тарифам. Это означает, что вы можете рассчитываться за потребленную электроэнергию по-разному. Например: есть 3 тарифа расчета за электроэнергию – пиковый (обычно это утренние и вечерние часы), полупиковый (это практически весь день кроме утра и вечера) и ночной. Цена за потребленную электроэнергию меняется в зависимости от тарифа.

86

При одноставочном тарифе 1 кВт ч стоит Х-рублей, если же вы решили рассчитываться по тарифам, то нужно будет умножать эту цену на следующие коэффициенты:

−пиковый тариф – 1,25 × Х;

−полупиковый тариф – 1,0 × Х;

−ночной тариф – 0,75 × Х.

Очевидно, что выгоднее всего работать при ночном тарифе. В старых индукционных счетчиках вы не могли учитывать переход на различные временные тарифы (для этого надо было бы поставить человека у счетчика, который бы следил, когда наступит, например, пиковый тариф, и записывал показания). Если индукционный счетчик имеет телеметрический (импульсный) выход, то можно было бы использовать микропроцессорную систему сбора информации в режиме реального времени с последующим разбиением на интервалы по тарифам (УСПД). Однако гораздо проще поставить микропроцессорный счетчик, внутренняя программа которого сама бы следила за переходом из одной тарифной зоны в другую и записывала расход электроэнергии отдельно по каждому интервалу. Кроме того, такие счетчик могут быть хорошим диагностическим инструментом.

Кроме того, учитывая высокий класс точности таких счетчиков (0,2–0,5) и отсутствие самохода (т.е. самопрозвольного движения диска, как в индукционном счетчике), можно сказать, что на сегодняшний день такие счетчики самый удобный вариант для учета электроэнергии.

Отметим, что российские производители электросчетчиков полностью удовлетворяют спрос систем АСКУЭ как по классам точности, так и по своим функциональным и техническим возможностям [11].

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1.Вострокнутов А. Г. Электрические счетчики и их эксплуатация. – М.: Госэнергоиздат, 1966.

2.Горюнов С.М. Электрические счетчики. – М.: Госэнергоиздат, 1951.

3.ГОСТ 6570-96. Счетчики электрические активной и реактивной энергии индукционные. Общие технические условия – М.: Изд-во стандартов, 1996. – 66 с.

4.Гусев М.Ю. Учет энергоресурсов предприятия: в каком объеме и как делать // Энергоснабжение и проблемы энергетики западного Урала. – 2005. – № 1–2.

5.Илюкович А.М. Электрические счетчики: теория, расчет

иконструкция. – М. – Л.: Госэнергоиздат, 1963. – 384 с.

6.Лыков А.Н. Автоматизация технологических процессов

ипроизводств: учеб. пособие. – Пермь: Из-во Перм. гос. техн.

ун-та, 2008. – 423 с.

7.Правила учета электрической энергии: сб. основных нормативно-технических документов, действующих в области учета электроэнергии; Главгосэнергонадзор России. – М.: Энер-

госервис, 1997. – 367 с.

8.Современные технические средства учета и измерения расхода энергоносителей и воды (счетчики электрической энергии, теплосчетчики, счетчики газа): сводный каталог. – М.: ИНФОРМЭЛЕКТРО, 1998. – 48 с.

9.Тихонов А.И., Степанов В.И. Электронный счетчик электрической энергии: учеб. пособие. – Омск: Изд-во Омск.

гос. техн. ун-та, 2001. – 75 с.

10.Рожнов Е. Электронные счетчики // Электроника – 1998. –

№1. – С. 29–32

11.Рожнов Е. Электронные счетчики // Электроника – 1999. –

№1. – С. 42–43

12.Трехфазные счетчики нового поколения – серия СЕ //

Энергетик. – 2006. – № 9. – C. 33–34.

88