Электронные счетчики электроэнергии

метки: Энергия, Электроэнергия, Измерение, Электрический, Электронный, Счетчик, Индукционный, Легкий

СССР славился невысокими ценами на энергоресурсы. Причина этого – природное богатство страны, когда коммунальные услуги являлись практически социальной сферой при невысоком уровне жизни. Экономия энергоресурсов не имела смысла, и соответственно в этом плане не была развита и отрасль их учета. Безмерное потребление воды, перерасход электричества слабо отражались на бюджете населения и предприятий. Приборы учета производились соответствующего уровня. Класс точности составлял 2,5. Заводы-производители не торопились с переходом на более совершенные модели, хотя индукционные счетчики с классом точности 2,0 были разработаны еще в 1960–1970-х годах, а в 1968 году было принято первое постановление о двухтарифном учете. В 1970-е годы в Европе создаются первые электронные счетчики. Предпосылкой для развития данного вида счетчиков было не только развитие электроники, но и необходимость реализации более сложных функций, чем простой накопительный учет электроэнергии в связи с ростом стоимости энергоносителей. Внедрение многотарифного учета, технологий АСКУЭ, призванных прийти на смену эле-ментарному списыванию показаний вручную, переход на более высокий класс точности приборов – основные преимущества электронных счетчиков. А с интеграцией в схеме электронных счетчиков микропроцессора набор реализуемых функций расширился. Таким образом, изначально развитие электронных счетчиков на Западе основывалось на расширении функциональных возможностей прежних индукционных счетчиков. В России эти процессы начали активно развиваться лишь в 1990-х годах. Они стимулировались подорожанием электроэнергии, появлением зависимости цены на электроэнергию от временных зон (суточных, недельных, сезонных), реструктуризацией и приватизаций электроэнергетики с появлением массы собственников, для которых учет стал основным средством снижения издержек и повышения доходности электроэнергетического бизнеса.

1. Принцип действия электронного счетчика.

Электронные электросчетчики работают за счет преобразования входного аналогового сигнала с датчика тока в цифровой код, равнозначный потребляемой мощности. Этот код отправляется расшифровываться на специальный микроконтроллер. После чего на дисплей (или цифровой барабан) выводится количество расходуемой электроэнергии. Главным преимуществом электронных счётчиков по сравнению с индукционными, является отсутствие вращающихся элементов. Кроме того, они обеспечивают более широкий интервал входных напряжений, позволяют легко организовать многотарифные системы учёта, имеют режим ретроспективы – т.е. позволяют посмотреть количество потреблённой энергии за определённый период – как правило, помесячно; измеряют потребляемую мощность, легко вписываются в конфигурацию систем АСКУЭ и обладают ещё многими дополнительными сервисными функциями. Самая главная составляющая этих счетчиков — это микроконтроллер. Именно он производит анализ сигнала и рассчитывает количество расходуемой электроэнергии. А также передает информацию на выводящие, электромеханические устройства и дисплей. Рассмотрим устройством принцип работы электронного счётчика электроэнергии.

Поверка счетчика электроэнергии

... После того как сотрудник аккредитованной компании осуществил поверку счетчика электроэнергии, он оформляет акт, который подтверждает корректность работы прибора учета. Если была произведена замена, то об ... к количеству фактических собственников. Об этом сказано в пункте 56 (2) Постановления №354. Как узнать, когда заканчивается межпроверочный интервал Поверка приборов учета электроэнергии бывает: ...

Электронный счетчик представляет собой преобразователь аналогового сигнала в частоту следования импульсов, подсчёт которых дает количество потребляемой энергии. Главным преимуществом электронных счётчиков по сравнению с индукционными, является отсутствие вращающихся элементов. Кроме того, они обеспечивают более широкий интервал входных напряжений, позволяют легко организовать многотарифные системы учёта, имеют режим ретроспективы – т.е. позволяют посмотреть количество потреблённой энергии за определённый период – как правило, помесячно; измеряют потребляемую мощность, легко вписываются в конфигурацию систем АСКУЭ и обладают ещё многими дополнительными сервисными функциями. Разнообразие этих функций заключается в программном обеспечении микроконтроллера, который является непременным атрибутом современного электронного счётчика электроэнергии. Конструктивно электросчётчик счетчик состоит из корпуса с клеммной колодкой, измерительного трансформатора тока и печатной платы, на которой установлены все электронные компоненты. Простейшая структурная схема электронного счётчика показана на рисунке 2:

Рис.1.-Структурная схема электронного счётчика.

Остановимся на устройстве электронного счётчика более подробно. Основными его компонентами являются: трансформатор тока, дисплей ЖКИ, источник питания электронной схемы, микроконтроллер, часы реального времени, телеметрический выход, супервизор, органы управления, оптический порт (опционально).

ЖКИ представляет собой многоразрядный буквенно-цифровой индикатор и предназначен для индикации режимов работы, информации о потребленной электроэнергии, отображении даты и текущего времени. Источник питания служит для получения напряжения питания микроконтроллера и других элементов электронной схемы. Непосредственно с источником связан супервизор. Супервизор формирует сигнал сброса для микроконтроллера при включении и отключении питания, а также следит за изменениями входного напряжения. Часы реального времени предназначены для отсчета текущего времени и даты. В некоторых электросчётчиках данные функции возлагаются на микроконтроллер, однако для уменьшения его загрузки, как правило, используют отдельную микросхему, например, DS1307N. Использование отдельной микросхемы позволяет высвободить мощности микроконтроллера и направить их на выполнение более ответственных задач. Телеметрический выход служит для подключения к системе АСКУЭ или непосредственно к компьютеру (как правило, через преобразователь интерфейса RS485/RS232).

Оптический порт, который есть не во всех электросчётчиках, позволяет снимать информацию непосредственно с электросчётчика и в некоторых случаях служит для их программирования (параметризации).

Автоматизированные системы учета и контроля электроэнергии

... на системы коммерческого и технического учета. Коммерческим или расчетным учетом называют учет поставки / потребления энергии предприятием для денежного расчета за нее (соответственно приборы для коммерческого учета называют коммерческими, или расчетными). Техническим, или контрольным учетом называют учет для контроля ...

Сердцем электронного электросчётчика как уже свыше говорили является микроконтроллер, на который возложено выполнение практически всех функций. Он является преобразователем АЦП (преобразует входной сигнал с трансформатора тока в цифровой вид, производит его математическую обработку и выдаёт результат на цифровой дисплей. Микроконтроллер также принимает команды от органов управления и управляет интерфейсными выходами. Возможности, которыми обладает микроконтроллер, повторюсь, зависят от его программного обеспечения (ПО).

Поэтому разнообразие сервисных функций и выполняемых задач зависит от того, какое техническое задание было поставлено перед программистом. В настоящее время развитие электронных счётчиков идёт в основном в плане добавление «наворотов», различные производители добавляют всё новые функции, например, некоторые устройства могут вести контроль состояния питающей сети с передачей этой информации в диспетчерские центры и т.д. Довольно часто в электросчётчик вводят функцию ограничения мощности. В этом случае, при превышении потребляемой мощности, электросчётчик отключает потребителя от сети. Для управления подачей напряжения, внутрь электросчётчика устанавливают контактор на соответствующий ток. Так же отключение возможно, если потребитель превысил отведённый ему лимит электроэнергии или же закончилась предоплата за электроэнергию. Электронные счётчики после выпуска проходят заводскую параметризацию, где устанавливаются стандартные варианты тарификации. Перед установкой на конкретный объект, они проходят в обязательном порядке параметризацию в лаборатории АСКУЭ Энергосбыта, где в электросчётчике устанавливаются параметры в соответствии с проектной документацией и вносится пароль защиты от несанкционированного доступа.

Алгоритм работы программы (рис. 2) для простейшего варианта такого счётчика довольно прост. При включении питания микроконтроллер конфигурируется в соответствии с программой, считывает из EEPROM последнее сохранённое значение и выводит его на дисплей. Затем контроллер переходит в режим подсчёта импульсов, поступающих от ИС преобразователя, и, по мере накопления каждого Вт·ч, увеличивает показания счётчика. При записи в EEPROM значение накопленной энергии может быть утеряно в момент отключения напряжения. По этим причинам значение накопленной энергии записывается в EEPROM циклически друг за другом через определённое число изменений показаний счётчика, заданное программно, в зависимости от требуемой точности. Это позволяет избежать потери данных о накопленной энергии. При появлении напряжения микроконтроллер анализирует все значения в EEPROM и выбирает последнее. Для минимальных потерь достаточно записывать значения с шагом 100 Вт·ч. Эту величину можно менять в программе.

Рис. 2.-Алгоритм работы программы.

2. Сравнительная оценка достоинств и недостатков индукционных и электронных счетчиков. На данное время в России продолжают вести учет электроэнергии около 50 млн. индукционных электросчетчиков. Нужно ли нам переходить на электронные счетчики? Давайте разберемся более подробно с этим вопросом. Достоинства индукционного счетчика электроэнергии:

• очень надежны в эксплуатации

• большой ресурс их работы (несколько десятков лет)

• не зависят от качества электроэнергии (скачки и понижения напряжения)

• относительно низкая стоимость по сравнению с электронными

Недостатки индукционного счетчика электроэнергии:

Проектирование системы электроснабжения жилого микрорайона города

... для приёма электроэнергии от ИП по ограниченному числу питающих линий (2-4) и выдачи в сеть по большому числу линий. Задачей проектирования системы электроснабжения города является создание ... нагрузка жилого дома (квартир и силовых электроприемников), кВ∙ А; U H — номинальное напряжение, кВ. Приведем пример расчета жилого девятиэтажного дома, имеющего 6 подъездов и 216 ...

• класс точности очень низкий — 2,0

• при уменьшении нагрузки увеличивается его погрешность

• значительное собственное потребление по токовым цепям и цепям напряжения (читайте статью о том, как самостоятельно измерить фактическую нагрузку трансформатора напряжения)

• практически отсутствует защита от хищения электроэнергии

• при учете нескольких видов электроэнергии (активной и реактивной) необходимо использовать несколько счетчиков

• учет электроэнергии ведется в одном направлении

• большие габаритные размеры.

Достоинства электронного счетчика электроэнергии:

• класс точности высокий — 1,0 и выше

• имеет несколько тарифов (от 2 и выше)

• при учете нескольких видов электроэнергии можно использовать один прибор

• учет электроэнергии ведется в двух направлениях

• производит измерение качества и количества мощности

• производит хранение данных по учету электроэнергии длительное время

• простой доступ к данным по учету электроэнергии

• в случае хищения электрической энергии происходит фиксация несанкционированного доступа

• возможность дистанционно снимать показатели электроэнергии по разным интерфейсам связи

• возможность использования в системах АСКУЭ и АСТУЭ(автоматизированные системы учета электрической энергии)

• длительный срок межповерочного интервала (МПИ)

• малые габаритные размеры

Недостатки электронного счетчика электроэнергии:

• очень чувствительны к качеству электроэнергии (коммутационные и атмосферные перенапряжения, скачки и понижение напряжения)

• высокая стоимость по сравнению с индукционными

• практически не подлежат ремонту

Отсюда делаем вывод, что у электронных счетчиков больше достоинств, чем у индукционных. Поэтому при выборе электросчетчика рекомендуется проанализировать место его установки и точки учета (предприятие или быт), а также определиться — все ли достоинства счетчика нам требуются.

3. Использование электронных счетчиков в системе АСКУЭ.

Попытки создания АСКУЭ (автоматизированной системы контроля учёта электроэнергии) связаны с появлением в относительно доступных микропроцессорных устройств, однако дороговизна последних делала системы учета доступными только крупным промышленным предприятиям. Разработку АСКУЭ вели целые НИИ. Решение задачи предполагало:

Автоматизированные системы контроля и учета электроэнергии

... Для соблюдения порядка учета отпускаемых предприятию электрической энергии и мощности и учета всех тарифных групп потребителей, установленных в договоре на пользование электрической энергии, разрабатываемые автоматизированные системы коммерческого учета электроэнергии (АСКУЭ) приходится размещать непосредственно ...

• оснащение индукционных счетчиков электрической энергии датчиками оборотов;

• создание устройств, способных вести подсчет поступающих импульсов и передавать полученный результат в ЭВМ;

• накопление в ЭВМ результатов подсчета и формирование отчетных документов.

Первые системы учета были крайне дорогими, ненадежными и малоинформативными комплексами, но они позволили сформировать базу для создания АСКУЭ следующих поколений. Переломным этапом в развитии АСКУЭ стало появление персональных компьютеров и создание электронных электросчётчиков. Ещё больший импульс развитию систем автоматизированного учёта придало повсеместное внедрение сотовой связи, что позволило создать беспроводные системы, так как вопрос организации каналов связи являлся одним из основных в данном направлении. Основное назначение системы АСКУЭ — в разумных интервалах времени собрать в центрах управления все данные о потоках электроэнергии на всех уровнях напряжения и обработать полученные данные таким образом, чтобы обеспечить составление отчётов за потребленную или отпущенную электроэнергию (мощность), проанализировать и построить прогнозы по потреблению (генерации), выполнить анализ стоимостных показателей и, наконец, — самое важное — произвести расчёты за электрическую энергию. Для организации системы АСКУЭ необходимо:

• В точках учёта энергии установить высокоточные средства учёта — электронные счётчики

• Цифровые сигналы передать в так называемые «сумматоры», снабженные памятью.