Что такое телеметрический выход?
Схема подключения телеметрических выходов трехфазных счетчиков
Телеметрический импульсный канал (ТИК) служит для передачи информации об измеренной электрической мощности, а также для целей проверки счетчика на соответствие классу точности. ТИК передает информацию о значении измеренной счетчиком мгновенной мощности в числоимпульсном коде. Значение мощности прямо пропорционально частоте следования импульсов. Максимальная частота следования импульсов 10 Гц, что соответствует максимальному уровню измеряемой счетчиком мощности. Информация об энергии формируется путем подсчета количества импульсов в расчетное время. Количество импульсов, соответствующее 1 измеряемой энергии, является постоянной величиной для каждого типа и модификации счетчика и носит название передаточного числа, которое указано в паспорте и на лицевой панели счетчиков.
Таблица 6.1 – Параметры импульсов
■ Номинальное напряжение на контактах телеметрических выходов в состоянии “разомкнуто” равно 10±2 В, максимальное значение 24 В ■ Величина номинального тока через контакты телеметрических выходов в состоянии “замкнуто” равна 10±1 гпА, максимальное значение – 30 тА ■ Длительность импульсов не менее 15 мс ■ Форма импульсов – меандр ■ Источником энергии ТИК является устройство приема информации |
Выходные цепи телеметрических каналов реализованы на оптопаре, на выходе которой стоит транзистор с открытым коллектором ( рисунок 6.4).
Рисунок 6.4 – Выходные цепи телеметрических каналов
Для обеспечения функционирования ТИК необходимо подать питающее напряжение по схеме:
Рисунок 6.5 – Схема питания счетчика
Величина сопротивления R рассчитывается по формуле:
R = U /I,
где U – напряжение питания, В;
Таблица 6.2 – Описание контактов и подключения нагрузки счетчика СЕ304
Для счетчиков ЦЭ6804 в корпусе ШЗЗ, Р31 |
![]() ![]() |
Для счетчика ЦЭ6850М в корпусе Ш31 |
![]() ![]() |
СХЕМА ПОДКЛЮЧЕНИЯ НАГРУЗКИ СЧЕТЧИКА СЕ304 |
![]() ![]() |
СХЕМА ПОДКЛЮЧЕНИЯ РЕЗЕРВНОГО ПИТАНИЯ К СЧЕТЧИКАМ СЕ304 И Ц36850М |
![]() ![]() |
6.3 Интерфейсные каналы многофункциональных
электронных счетчиков
Интерфейсные каналы последовательной передачи информации RS485 и RS232 служат для передачи всей информации, содержащейся в памяти счетчиков, по выделенной линии связи на диспетчерскую ЭВМ, а также для программирования констант и коэффициентов счетчиков.
Спецификация. Обмен данными соответствует требованиям стандарта ГОСТ Р МЭК 61107-2001
Соединение счетчиков СЕ304 и ЦЭ6850М по интерфейсу RS485
Рисунок 6 .5 – Соединение счетчиков СЕ304 и ЦЭ6850М по интерфейсу RS485
УСД – устройство сбора данных
Rcm = 560 Ом, резистор смещения (установлены в каждом счетчике)
Rt = 120 Ом, резистор-терминатор с номиналом, равным волновому сопротивлению кабеля
Если потенциалы земли в местах установки счетчиков и УСД равны, то достаточно подключить контакт 5 счетчиков к точке нулевого потенциала, в противном случае необходимо подключить дренажный провод кабеля к контакту 5 каждого счетчика.
В том случае, если длинна линий связи не превышает несколько метров и отсутствуют источники помех, то схему подключения можно значительно упростить, подключив счетчик к УСД или ПЭВМ, используя только два сигнальных провода А и В без терминальных резисторов.
Для подключения резисторов смещения необходимо соединить контакты 4-6 и 3-1 “СОМ1” (COM2) на нескольких счетчиках в зависимости от уровня помех на линиях связи.
Соединение счетчиков по интерфейсу RS232
Рисунок 6 .6 – Соединение счетчиков по интерфейсу RS232
Таблица 6.7 – Данные счетчика СЕ 304
Наименование прибора | Тип | Мощность, потребляемая одной катушкой, ВА | cosφ | Количество приборов | Суммарная потребляемая мощность |
P, Вт | S,ВА | ||||
Счетчик активной и реактивной энергии | СЕ 304 | 0,8/0,6 | 14,4 | ||
Счетчик активной и реактивной энергии | ЦЭ6804 | 0,8/0,6 | 8,1 |
Рисунок 7.2 – Пример щита СККЭ с двумя счетчиками СЕ304
Рисунок 6.8 – Схема электрическая принципиальная автоматизированной СККЭ транспортного предприятия
9 Расчет и выбор трансформаторов тока
Трансформатор тока (ТТ) служит для измерения, преобразования и передачи информации о режиме работы сильноточной цепи высокого напряжения в цепь низкого напряжения. Информация на вторичной стороне используется как для целей измерения мощности при помощи амперметра, ваттметра, качества энергии, так и для системы релейной защиты. Поэтому ТА, как правило, имеют две вторичные обмотки: одну для измерения, другую для защиты. Вторичный ток ТТ имеет нормированные значения: 5 или 1 А. Одной из важнейших характеристик ТТ является класс точности. Установлено 6 классов точности: 0,2; 0,5; 1; 3; 10% соответствующих 100—120% номинального тока.
Трансформаторы тока отличаются от силовых трансформаторов следующими особенностями: работают в условиях близких к короткому замыканию (амперметр является нагрузкой измерительной обмотки ТТ); ток во вторичной цепи не зависит от значения и характера нагрузки (источник тока), а определяется значением и характером изменения первичного тока.
Согласно ПУЭ при максимальной нагрузке присоединения вторичный ток должен составлять не менее 40% от номинального тока счетчика.
К установке на подстанции выбраны два силовых трансформатора 630кВА 10/0,4 кВ, коэффициент загрузки трансформаторов 0,7
Необходимо выполнить учет электроэнергии на силовом трансформаторе 630 кВА, 10/0,4 кВ. Мощность нагрузки трансформатора с учетом в нем потерь, (счетчик устанавливаем на высокой стороне подстанции) изменяется от (253+24,66) кВА (трансформатор Т1) до номинальной 630кВА.
Номинальный ток трансформатора по стороне 0,4 кВ
Расчеты максимальной и минимальной нагрузки приведены в таблице 9.1.
Таблица 9.1 – Расчет нагрузки, тип счетчиков и вид учета
Наименование узлов питания | Pсм, кВт | Qсм, квар | Sсм A | Iминi, A | Pном, кВт | ![]() ![]() |
Iмахi, A | 1,25* I 1 махi, A | Схема включения счетчика, вид учета | Тип счетчика АЛЬФА , обозначение на Э3 |
1.1Склады ЖД | 52,8 | 80,4 | 0,8 | ТТ , технический | Wh5 А1800 | |||||
1.2Освещение ЖД наружное | 0,8 | 0,6 | 1,5 | 0,8 | 8,75 | ТТ , коммерческий | Wh6 А1800 | |||
1.3 Цех раскроя стекла и деталей (1б) | 0,8 | ТТ , технический | Wh4 А1800 | |||||||
1.4Насосная станция | 86,6 | 0,7 | ТТ , коммерческий | Wh3 А1800 | ||||||
Т1 всего | 294,8 | 245,6 | 383,7 | 585,9 | 0,8 | ТТ и ТН , коммерческий | Wh1 А1800 | |||
2.15Гараж | 5,3 | 8,7 | 12,5 | 0,8 | 14,4 | 2,5 | Прямое включение технический | Wh9 А1800 | ||
2.16Цех сборочный (1а) | 0,7 | 776,3 | ТТ , технический | Wh11 А1800 | ||||||
2.17Склад готовой продукции | 7,08 | 9,2 | 0,7 | 31,25 | ТТ , технический | Wh8 Плюс А2 | ||||
2.18Котельная | 9,5 | 11.2 | 14,7 | 21,3 | 0,7 | 48,7 | ТТ , технический | Wh12 А1800 | ||
2.19Осветительн. установка | 0,8 | 0,6 | 1,5 | 0,8 | 8,8 | Прямое включение технический | Wh7 Плюс А2 | |||
2.20 Управление | 12,6 | 0,9 | ТТ , технический | Wh10 А1800 | ||||||
2.21Проходная весовая | 1,8 | 2,1 | 2,7 | 0,7 | 12,5 | 15,6 | Прямое включение технический | Wh13 Плюс А2 | ||
Т2 всего | 247,7 | 280,3 | 536,3 | 0,7 | 735,5 | 919,4 | ТТ и ТН , коммерческий | Wh2 А1800 |
Рассчитываем при минимальной мощности нагрузки (253+24,66) кВА аналогично (253+24,66) /(√3∙10)= 16 А
Выбираем ТТ типа ТК-20 класса точности 0,5, для которого максимальное значение тока в первичной обмотке 50А, а во вторичной 5А. Ток во вторичной цепи (при коэффициенте трансформации nт = 50: 5= 10) составит
Iмах подст = I1/n т = 36,5/10 = 3, 7А. 3, 7 х100/5=73%> 40%
Определяем максимальный и минимальный ток на каждое присоединение со стороны низкого напряжения по формулам
где соsφ – коэффициент мощности соответствующего присоединения,
для цеха раскроя стекла
Sсм =
Увеличиваем расчетный максимальный ток. Выбираем ТТ типа ТК-20 для которого максимальное значение тока в первичной обмотке 600А, а во вторичной 5А. Ток во вторичной цепи (при коэффициенте трансформации nт = 600: 5= 120) составит
I1мах = I1/n т = 400 /120 = 3,3 А. 3,3 х100/5=67%> 40%
Аналогично рассчитываем и выбираем ТТ для каждого присоединения, и результаты приводим в таблице 5.3.
Трансформаторы тока выбраны правильно, так как I2 > Iн счетчика. Сечение жил проводов или кабелей от трансформаторов тока до счетчиков должно быть не менее: медных — 2,5, алюминиевых — 4 мм 2 . Максимальное сечение жил проводов и кабелей, которые возможно подключить к клеммам счетчика, не должно превышать 10 мм 2 .
До приборов учета, смонтированных на вводе, должны быть установлены отключающие аппараты, а после приборов учета — аппараты, обеспечивающие разрыв цепи со стороны распределительных сборок или их группы. Амперметры устанавливают в одной фазе. Три амперметра предусматривают только в тех цепях, где возможна не симметричная нагрузка фаз приемников (освещение, сварочные посты, конденсаторные батареи).
Таблица 9.2 – Расчет и проверка трансформаторов тока
Наименование | Iмин, А | Iмах, А | Тип ТТ | Iмах ТТ,А | nт | Iмин > 5% | Iмах>40% |
1.1Склады ЖД | 80,4 | ТК-20 | |||||
1.2 Освещение ЖД подъезда и путей наружное | 1,5 | – | – | – | – | ||
1.3 Цех раскроя стекла и деталей (1б) | ТК-20 | ||||||
1.4 Насосная станция | ТК-20 | 83,5 | |||||
Т1 всего | 585,9 | ТК-20 | |||||
2.22 Гараж | 12,5 | – | – | – | – | ||
2.23 Цех сборочный (1а) | ТК-20 | ||||||
2.24 Склад готовой продукции | ТК-20 | ||||||
2.25 Котельная | 21,3 | ТК-20 | |||||
2.26 Осветительная нагрузка основных помещ | 1,5 | – | |||||
2.27 Управление | ТК-20 | ||||||
2.28Проходнвая(весовая) | – | – | – | – | – | ||
Т2 всего | 536,3 | 919,4 | ТК-20 |
Амперметры включают непосредственно в сеть или через трансформаторы тока.
Для коммерческого учета необходимо поставить трансформаторы тока с классом точности не больше 0,5S
Электронные счетчики и система АСКУЭ. Дистанционный учет электроэнергии.
Электронные счетчики, это приборы, представляющие 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 много-тарифные 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.
Электронные счетчики
Разнообразие этих функций заключается в программном обеспечении микроконтроллера, который является непременным атрибутом современного электронного счётчика электроэнергии.
Схема и принцип работы однофазного электронного счетчика
В ней измерительный трансформатор тока включен в разрыв фазного провода потребителя, а трансформатор напряжения подключен к фазе и нулю.
Схема электронного счетчика
Сигналы с обоих трансформаторов не нуждаются в усилении и направляются по своим каналам на блок АЦП, осуществляющий преобразование их в цифровой код мощности и частоты. Дальнейшие преобразования выполняет микроконтроллер, осуществляющий управление: дисплеем; электронным реле; ОЗУ — оперативным запоминающим устройством. Через ОЗУ выходной сигнал может передаваться дальше в канал информации, например, с помощью оптического порта.
Принцип работы счетчиков заключается в измерении активной энергии и подсчете потраченной. При этом различают несколько вариантов счетчиков.
- по принципу подключения – на приборы прямого и трансформаторного включения
- по измеряемым величинам – на однофазные и трехфазные
- по конструкции – на механические, электронные и гибридные
- по количеству тарифов – на одно и много-тарифные
В основном, для учета электричества используют электронные устройства, которые обладают рядом преимуществ: они более точные и позволяют использовать несколько тарифов, на которые они переводятся самостоятельно, без участия владельцев.
Конструктивно электросчётчик состоит из корпуса с клеммной колодкой, измерительного трансформатора тока и печатной платы, на которой установлены все электронные компоненты.
Основными компонентами современного электронного счётчика являются:
- трансформатор тока
- дисплей ЖКИ
- источник питания электронной схемы
- микроконтроллер
- часы реального времени
- телеметрический выход
- супервизор
- органы управления
- оптический порт (опционально)
ЖКИ дисплей
Представляет собой много-разрядный 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.
Микроконтроллер
Является сердцем электронного электросчётчика. Это может быть как микросхема компании Microchip (PIC-контроллер), так и производителей ATMEL или NEC.
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).
Супервизор
Формирует сигнал сброса для микроконтроллера при включении и отключении питания, а также следит за изменениями входного напряжения.
Оптический порт
Он есть не во всех электросчётчиках, позволяет снимать информацию непосредственно с электросчётчика и в некоторых случаях служит для их программирования (параметризации).
В электронном счетчике выполнение практически всех функций возложено на микроконтроллер. 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, зависят от его программного обеспечения (ПО). Без ПО, это просто пластмассово-кремниевый кубик. Поэтому разнообразие сервисных функций и выполняемых задач зависит от того, какое техническое задание было поставлено перед программистом.
Электронные счетчики и перспективы развития
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. Кстати, некоторые электросчётчики позволяют пополнить денежный баланс прямо через встроенные в них считыватели пластиковых карт. К электросчётчикам данной группы относятся СТК-1-10 и СТК-3-10.
Электронные счетчики и 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:
- 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, выполнить анализ стоимостных показателей и 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.
- Создать систему связи (как правило, последнее время для этого используют GSM – связь), обеспечивающую дальнейшую передачу информации в местные и на верхние уровни.
- Организовать и оснастить центры обработки информации современными компьютерами и программным обеспечением.
Пример простейшей схемы организации АСКУЭ показан на рисунке. В ней можно выделить несколько отдельных основных уровней:
1. Уровень первый – это уровень сбора информации
Элементами этого уровня являются электросчётчики и различные устройства, измеряющие параметры системы. В качестве таких устройств могут применяться различные датчики как имеющие выход для подключения интерфейса RS-485, так и датчики, подключенные к системе через специальные аналого-цифровые преобразователи. Необходимо обратить внимание на то, что возможно использовать не только электронные электросчётчики, но и обычные индукционные, оборудованные преобразователями количества оборотов диска в электрические импульсы.
В системах АСКУЭ для соединения датчиков с контролерами применяют интерфейс RS-485. Входное сопротивление приемника информационного сигнала по линии интерфейса RS-485 обычно составляет 12 кОм. Так как мощность передатчика ограничена, это создает ограничение и на количество приемников, подключенных к линии. Согласно спецификации интерфейса RS-485 с учетом согласующих резисторов приёмник может вести до 32 датчиков.
2. Уровень второй – это связующий уровень
На этом уровне находятся различные контролеры необходимые для транспортировки сигнала. В схеме АСКУЭ представленной на рисунке, элементом второго уровня является преобразователь, преобразующий электронный сигнал с линии интерфейса RS-485 на линию интерфейса RS-232, это необходимо для считывания данных компьютером либо управляющим контролером.
В случае если требуется соединение более 32 датчиков, тогда в схеме на этом уровне появляется устройства, называемые концентраторы. На рисунке показана схема построения системы АСКУЭ для количества датчиков от 1 до 247 шт.
3.Третий уровень – это уровень сбора, анализа и хранения данных
Элементом этого уровня является компьютер, контролер или сервер. Основным требование к оборудованию этого уровня является наличие специализированного программного обеспечения для настройки элементов системы.
В настоящее время практически все электронные электросчётчики оборудованы интерфейсом для включения в систему АСКУЭ. Даже те, которые не имеют этой функции, могут оснащаться оптическим портом для локального снятия показаний непосредственно на месте установки электросчётчика путём считывания информации в персональный компьютер. Поэтому, сегодня электросчётчик является сложным электронным устройством.
При проектировании современных систем АСКУЭ применяют только электронные счётчики. Они имеют неоспоримые преимущества перед индукционными именно в «информационном» плане и обладают практически неограниченными сервисными возможностями.
Смотрите видео, в котором на примере конкретной марки рассмотрены электронные счетчики.
Основными компонентами современного электронного счётчика 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).
Сердцем электронного электросчётчика является микроконтроллер. Это может быть как микросхема компании Microchip (PIC-контроллер), так и производителей ATMEL или NEC.
В электронном счетчике выполнение практически всех функций возложено на микроконтроллер. 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). Без ПО – это просто пластмассово – кремниевый кубик smile. 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. Кстати, некоторые электросчётчики позволяют пополнить денежный баланс прямо через встроенные в них считыватели пластиковых карт. К электросчётчикам данной группы относятся СТК-1-10 и СТК-3-10, выпускаемые в г. Одессе.
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:
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.
Создать систему связи (как правило, последнее время для этого используют GSM – связь), обеспечивающую дальнейшую передачу информации в местные (на предприятии) и на верхние уровни.
Организовать и оснастить центры обработки информации современными компьютерами и программным обеспечением.
Пример простейшей схемы организации АСКУЭ показан на рисунке. В ней можно выделить несколько отдельных основных уровней:
1. Уровень первый – это уровень сбора информации.
Элементами этого уровня являются электросчётчики и различные устройства, измеряющие параметры системы. В качестве таких устройств могут применяться различные датчики как имеющие выход для подключения интерфейса RS-485, так и датчики, подключенные к системе через специальные аналого-цифровые преобразователи. Необходимо обратить внимание на то, что возможно использовать не только электронные электросчётчики, но и обычные индукционные, оборудованные преобразователями количества оборотов диска в электрические импульсы.
В системах АСКУЭ для соединения датчиков с контролерами применяют интерфейс RS-485. Входное сопротивление приемника информационного сигнала по линии интерфейса RS-485 обычно составляет 12 кОм. Так как мощность передатчика ограничена, это создает ограничение и на количество приемников, подключенных к линии. Согласно спецификации интерфейса RS-485 с учетом согласующих резисторов приёмник может вести до 32 датчиков.
2. Уровень второй – это связующий уровень.
На этом уровне находятся различные контролеры необходимые для транспортировки сигнала. В схеме АСКУЭ представленной на рисунке 9 элементом второго уровня является преобразователь, преобразующий электронный сигнал с линии интерфейса RS-485 на линию интерфейса RS-232, это необходимо для считывания данных компьютером либо управляющим контролером.
В случае если требуется соединение более 32 датчиков, тогда в схеме на этом уровне появляется устройства, называемые концентраторы. На рисунке показана схема построения системы АСКУЭ для количества датчиков от 1 до 247шт
Третий уровень – это уровень сбора, анализа и хранения данных. Элементом этого уровня является компьютер, контролер или сервер. Основным требование к оборудованию этого уровня является наличие специализированного программного обеспечения для настройки элементов системы.
В настоящее время практически все электронные электросчётчики оборудованы интерфейсом для включения в систему АСКУЭ. Даже те, которые не имеют этой функции, могут оснащаться оптическим портом для локального снятия показаний непосредственно на месте установки электросчётчика путём считывания информации в персональный компьютер. Поэтому, сегодня электросчётчик является сложным электронным устройством.
Однако не стоит думать, что только электронные счётчики можно использовать для дистанционного снятия показаний (а именно эта цель является основной в системах АСКУЭ).
Счетчики, в маркировке которых есть буква «Д», например, СР3У-И670Д, имеют телеметрический выход (импульсный датчик), обеспечивающий передачу по двухпроводной линии связи информации о проходящей через счетчик активной (реактивной) энергии в систему дистанционного сбора и обработки данных. На рисунке как раз показан такой электросчётчик со снятой крышкой корпуса:
На боковой панели электросчётчика установлен импульсный датчик (2). Как работает этот датчик?
Давайте вспомним устройство индукционного счётчика. В нём есть такой элемент, как алюминиевый диск. Скорость его вращения прямо пропорциональна потребляемой нагрузкой мощности. Вот скорость вращения диска, точнее количество оборотов и является численной характеристикой, которую можно преобразовать в импульсы и передать в линию связи. Поэтому на счётчики со встроенными датчиками наносят такой параметр, как количество импульсов на 1 кВт*ч.
В качестве источника импульсов служит измерительный трансформатор, магнитный поток которого периодически пересекает металлический сектор, насаженный на ось диска. Импульсы, полученные от него, подаются на схему собственно самого датчика, а затем в линию связи. Питание датчик получает по этой же линии.
В принципе, любой индукционный счётчик можно оснастить импульсным датчиком, например, таким, как Е870.
Импульсный датчик Е870
Принцип работы датчика Е870 отличается от описанного выше. Для его функционирования на плоскую поверхность диска электросчётчика чёрной краской наносится затемнённый сектор.
Импульсный датчик – преобразователь имеет в своей конструкции фотосветодиодную головку – т.е. пару фотодиод – светодиод. Датчик устанавливается внутри счётчика так, что головка направлена в сторону диска. Излучённый светодиодом сигнал отражается от диска и принимается фотодиодом. Благодаря затемнённому сектору диска, сигнал носит прерывистый характер.
Электронная схема на логических элементах отслеживает эти прерывания, преобразовывает и выдает в линию связи последовательно импульсов. Скважность (частота следования) этих импульсов прямо пропорциональна скорости вращения диска, и, следовательно, потребляемой мощности и её можно визуально оценить по индикаторному светодиоду.
На другой стороне линии связи приёмное устройство принимает эти импульсы, подсчитывает их количество за определённый промежуток времени и выдает полученный результат на устройство отображения информации. Таким образом, происходит дистанционное считывание показаний электросчётчика. Именно так строились первые системы удалённого сбора информации.
Однако возникает закономерный вопрос – выше мы рассматривали интерфейсы RS 485 и RS 232, а здесь имеем последовательность импульсов.
Получается, всё равно индукционные счётчики мы не увяжем в рассмотренные выше современные схемы построения АСКУЭ? В принципе, сделать это можно. Преобразовать импульсную последовательность в тот же RS 232 интерфейс большого труда не составляет, данный адаптер будет представлять собой относительно простую электронную схему. Но особого смысла в этом нет. Индукционные электросчётчики постепенно уходят в прошлое, а там где и устанавливаются, используются только как локальные приборы учёта.
При проектировании современных систем АСКУЭ применяют только электронные счётчики. Они имеют неоспоримые преимущества перед индукционными именно в «информационном» плане и обладают практически неограниченными сервисными возможностями.
Настройка дополнительных функций (Приложение К)
ВКТ-7 имеет следующие дополнительные функциональные возможности.
Два дополнительных выхода с опторазвязкой (устанавливаются по отдельному заказу). Функции выходов:
– Телеметрический выход – режим ТМ;
– Индикация ДС – режим АЛ (ALARM);
– Управление питанием модема – режим БУМ;
– Выходы управления – режим РГ.
Форма сигналов на выходе:
– в режиме ТМ – меандр с частотой 1 Гц;
– в режимах AЛ, РГ и БУМ – постоянный потенциал.
Дополнительный вход. Функции дополнительного входа:
Автодозвон для передачи текстового сообщения на ПК через модем (телефонный или GSM-модем) при возникновении одной или нескольких ДС.
Особенности функционирования тепловычислителя
Вычислитель формирует на выходе импульсы в конце часа, количество которых зависит от величины ОДНОГО из параметров (V1. V3, M1. M3, Mг, Qо, Qг), измеренной за истекший час. Число импульсов на выходе определяется по формуле:
где А – величина параметра измеренного за отчетный интервал;
В – цена единицы младшего разряда параметра (параметр СЕ).
Примечание. При использовании выхода в режиме ТМ необходимо согласовать значение параметра СЕ с ожидаемой величиной выбранного параметра, чтобы количество импульсов (N) не превысило 3600.
Индикация ДС (режим ALARM)
На выходе в режиме ALARM формируется постоянный потенциал при возникновении ДС по одному или нескольким параметрам. В качестве индикатора можно использовать светодиод.
Управление питанием модема
Режим обеспечивает управление питанием модема в соответствии с установленным расписанием связи через блок управления модемом (БУМ).
Управление внешними устройствами (режим РГ)
В режиме управления оба выхода используются одновременно и предназначены для транслирования управляющих сигналов на внешнее исполнительное устройство от компьютера непосредственно или через модем.
Дополнительный вход может выполнять одну из функций:
– Счетный импульсный вход;
– Вход сигнализации (охранная, пожарная и т.д.).
При работе в режиме счетного входа вычислитель осуществляет подсчет импульсов на входе с заданным весом и единицами измерения. Результаты счета фиксируются в архиве и итогах по обоим ТВ – параметр «DI». Единицы измерения выбираются из списка: kWh, т или м3.
При установке дополнительного входа в режим сигнализации вычислитель контролирует изменения уровня напряжения на входе (низкий или высокий по выбору), подтверждает изменение спустя заданное время и выдает сигнал на индикацию на выход (режим ALARM) и/или передает текстовое сообщение на ПК через модем (режим Автодозвон).
Функция автодозвона предназначена для передачи потребителю текстового сообщения на ПК через телефонный модем или GSM-модем (в виде SMS-сообщения) при возникновении одного или нескольких событий, выбранных в подразделе СпС меню ДОП.СИГН.
ВНИМАНИЕ! При работе в режиме автодозвона увеличивается энергопотребление вычислителя, поэтому срок службы батареи уменьшается!
Тип приемника сообщения задается установкой параметра ВУ в меню БД1-Системные-Интерф (ВУ=1 – телефонный модем; ВУ=3 – SMS-сообщение).
Примечания: 1) При использовании для передачи данных GSM-модема и значении ВУ=1 автодозвон выполняется как для телефонного модема с ожиданием подтверждения приема сообщения от пользователя.
6) Независимо от значения параметра ВУ, GSM-модем при чтении архивов из вычислителя функционирует как телефонный модем.
Необходимость автодозвона анализируется каждые 10 минут (когда на часах прибора значение минут кратно 10).
При появлении новой ДС вычислитель производит настройку модема, набор номера для соединения и отправку текстового сообщения. Если на одном из этапов от модема будет получена информация, означающая невозможность продолжения работы (сигналы «Занято», «Нет несущей» и т.п.), то текущий сеанс прерывается, а попытка повторяется в следующем 10-ти минутном цикле.
Для телефонного модема после отправки текстового сообщения ожидается подтверждение от пользователя («/!»).
В случае отсутствия подтверждения дважды с интервалом 6 с сообщение повторяется. Если подтверждение не приходит, то сеанс повторяется через 10 минут.
Автодозвон не производится, если в течение 10 минут не появляются новые ДС.
Если в течение 10 минут зафиксированная ДС появляется повторно (после некоторого отсутствия), автодозвон производится.
При поступлении в вычислитель запросов по протоколу ModBus (программа Vkt7Easy или аналогичная), автодозвон (при необходимости) выполняется в следующем 10-ти минутном цикле после последнего запроса.
Текстовое сообщение (SMS-сообщение), выдаваемое вычислителем на модем имеет длину 65 байт и состоит из восьми основных информационных полей. Все поля отделяются друг от друга запятыми (кроме стартового символа и контрольной суммы). Структура сообщения показана на рис. К.1.
Контрольная сумма вычисляется суммированием полей с запятыми (кроме стартового символа) по модулю 256 и полученный байт преобразуется в два HEX-символа.
Первые 6 байт кодов ДС относятся к первому тепловому вводу (ТВ1), вторые 6 байт – ко второму (ТВ2). Каждый байт содержит шестнадцатиричный код от 0 до F, образуемый 4-мя битами ДС. Формат кодов ДС – ASCII.
Передаче подлежат ТОЛЬКО те ДС, которые были выбраны в списке (меню ДОП.СИГН-СпС).
Рис. К.1 – Структура SMS сообщения
Настройка дополнительных функций
Для настройки дополнительных функций необходимо:
– Установить переключатель защиты в правое положение.
– Открыть доступ к дополнительным разделам меню.
– Выбрать и войти в раздел ДОП.СИГН.
Структура меню раздела ДОП.СИГН. представлена на рис. К.2.
Состав подразделов меню ДОП.СИГН.:
– СпС – настройка списка событий для режимов ALARM и Автодозвон;
– АД – настройка функции автодозвона;
– Вых1(2) – настройка режимов дополнительных выходов;
– Вход – настройка режима дополнительного входа.
Рис. К.2 Состав меню «ДОП.СИГН.»
Примечание. Для модели 04Р отсутствует пункт меню Вход.
Настройка списка событий
Список событий является общим для режимов АЛ и Автодозвон и предназначен для выбора перечня ДС. Число выбираемых ДС, зависит от параметра СИ текущей БД.
Для настройки списка событий ДС необходимо войти в подраздел СпС.
Выбор ДС осуществляется клавишами или .
Вид экрана вычислителя представлен на рис. К.3, где
ТВ1(2) – номер теплового ввода;
ХХ – параметр, по которому требуется индикация ДС (t1, t2, t3, tx, ta, P1, P2, V1, V2, V3, Mг, Qо, Апп, Вход);
Рис. К.3 – Выбор ДС для индикации
Примечание. При выборе параметра Вход на внешнее устройство выводится состояние дополнительного входа, установленного в режиме Сигн.
Настройка функции автодозвона
Для настройки функции автодозвона необходимо войти в подраздел АД меню ДОП.СИГН.
Структура подраздела представлена на рис. К.4.
Функцию автодозвона можно разрешить, выбрав с помощью клавиш ▲ или ▼ «да» или запретить, выбрав «нет». Выбор режима фиксируется клавишей ВВОД.
После разрешения работы функции автодозвона необходимо (пункт НТ) задать телефонный номер приемника сообщения.
Номер телефона состоит из 2 частей:
1. номер телефона;
2. тип набора (P – импульсный, T – тональный).
Рис. К.4 – Настройка функции автодозвона
Номер телефона может быть длиной до 15 символов и состоять из цифр, пробелов и знака плюс.
Префикс мини-АТС, выход на междугороднюю связь отделяются пробелом (во время набора номера вместо пробела вставляется пауза).
ВНИМАНИЕ! Номер телефона должен быть выровнен по правому краю экрана. Свободные слева знаки заполняются пробелами.
Примеры ввода номера телефона:
_ _ _ +79111234567Т – телефон GSM-модема;
_ _ _ 8_ 8121234567Р – телефон междугородной связи;
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 4567Р – телефон местной АТС.
где «_» – символ пробела.
Примечание. Для работы в режиме Автодозвона необходимо выбрать из списка необходимые для передачи ДС (меню ДОП.СИГН-СпС);
Выбор режимов дополнительных выходов
Для настройки режима дополнительных выходов необходимо войти в подраздел Вых1 или Вых2.
В выбранном подразделе предлагается следующий список режимов выходов:
– нет – дополнительный выход не используется;
– АЛ – режим индикации ДС на внешнее устройство (ALARM);
– ТМ – режим телеметрии;
– РГ – режим управления;
– БУМ – режим управления питанием модема.
Для последующей работы необходимо:
– в режиме АЛ – выбрать ДС(меню ДОП.СИГН-СпС);
– в режиме БУМ – расписание связи (БД1-Общие-Время–МН и МК).
Для работы в режиме РГ дополнительных настроек не требуется.
Примечание. При установке любого из выходов в режим РГ второй выход устанавливается в аналогичный режим автоматически.
Настройка режима ТМ
Для настройки выхода в режим ТМ необходимо выбрать параметр, в соответствии со значением которого на выходе будет формироваться пачка импульсов.
Вид экран выбора требуемого параметра представлен на рис. К.5, где
– ТВ1(2) – номер теплового ввода;
– ВыхN – номер выбранного выхода;
– ХХ – параметр (V1, V2, V3, М1, М2, М3, Mг, Qо, Qг).
Рис. К.5 – Выбор параметра для режима ТМ
Настройка дополнительного входа
Для настройки доп. входа необходимо войти в подраздел Вход меню ДОП.СИГН.
Состав меню подраздела Вход:
– нет – дополнительный вход не используется
– Имп – счетный вход
– Сигн – вход сигнализации
Режим дополнительного входа выбирается клавишами ▲ или ▼.
После выбора режима работы дополнительного входа следует установить (выбрать):
Режим счетного входа:
– ВИ – вес импульса. Устанавливается в диапазоне 0. 999.999.
– ЕИ – единицы измерения. Выбираются из списка м3, т или kWh.
– УТ – уровень тревоги: 0 – нормально разомкнутый контакт; 1 – нормально замкнутый.
– ВП – время подтверждения срабатывания датчика в диапазоне 0. 9.9 с.
Устройство и принцип работы цифрового электросчетчика
Для контроля затрат электричества в квартирах многоэтажек используется электронный счетчик электроэнергии. Подключение цифрового прибора осуществляется через общий трансформатор. В процессе работы счетчик постоянно измеряет мощность заданного участка сети и выводит ее величину в удобочитаемом виде.
Конструкция и принцип работы
Измерительный аппарат совместим с однофазными и трехфазными цепями переменного тока. Его конструкция представлена:
- корпусом из термостойкого пластика или металла с клеммной колодкой;
- дисплеем – ЖК-индикатором, где отображаются данные и время, или механическим;
- источником запитки электронной схемы;
- токовым трансформатором – выполняет функции измерителя;
- микроконтроллером, преобразующим сигнал на входе в электрические величины;
- телеметрическим выходом для интеграции с АСКУЭ;
- часами – позволяют отслеживать реальное время и даты;
Через оптический порт можно запрограммировать цифровой счетчик.
Основные характеристики цифровых счетчиков
- точность показаний при быстрой перемене напряжения или его снижении;
- учет электроэнергии по нескольким тарифам;
- подсчет различных типов энергии с помощью одного аппарата;
- одновременно замеряется мощность, количество и качество энергоресурсов;
- хранение данных в памяти и наличие к ним пользовательского доступа;
- предотвращение несанкционированного доступа и хищения электричества;
- дистанционное снятие показаний и предварительный подсчет потерь;
- совместимость с автоматическими сервисами коммерческого учета электроэнергии.
Прибор не могут взломать злоумышленники и подключиться к нему для кражи электричества. Интервал проверки изделия составляет 16 лет.
Отличия электронных счетчиков от индукционных
Индукционные модели работают по принципу создания электромагнитного поля в катушке и его взаимодействия с токопроводящим диском. Однофазный аппарат подключается к катушке-сети переменного тока параллельно. Магнитные потоки и вихревые токи взаимодействуют между собой только в диске. Индукционный счетчик будет функционировать нормально при фазовом сдвиге в 90 градусов. Энергозатраты зависят от интенсивности вращения диска, которая соответствует мощности потребления.
Принцип работы эл счетчика основывается на подсчетах мощности активного и реактивного типа. Это позволяет точно подсчитывать энергозатраты, если в помещении трехфазный тип подключения.
Индукционные модели считают расход по единому тарифу, цифровые приборы отслеживают параметры в зависимости от времени суток. Точность измерения нового счетчика – 1-й категории, традиционные выпускаются с классом точности 2,5.
По сравнению с индукционным цифровой счетчик на собственные нужды затрачивает минимум энергоресурсов. Традиционные устройства нельзя поставить снаружи, а электронные могут работать в условиях мороза, защищены от воздействия влаги и пыли.
Надежность показаний и необходимость ремонта
- После прекращения подачи напряжения индикатор останавливается. Если учет продолжается – устройство неисправно.
- Счетчик всегда жужжит при работе, о неполадках свидетельствует самоход.
- Показания искажаются при отключении всех бытовых приборов. Обязательно проверяется наличие самохода.
Тестирования лучше производить ночью, в условиях минимальной нагрузки на электросеть. Если самохода нет, импульсы индикатора отсутствуют на протяжении 15 минут. Импульс, возникший, когда подключение не произведено, означает поломку.
Заниматься ремонтом цифрового счетчика должны только сотрудники компании энергосбережения. Пользователь обращается в инстанцию для получения разрешения на проверку и замену аппарата.
Обозначение показателей цифрового счетчика
- Энергозатраты за конкретный временной период. Понадобится вычесть из конечных показаний начальные. При необходимости расчетные данные умножают на коэффициент трансформации;
- Подключение бытовой техники и освещения в определенный момент. Устанавливается по загоранию/выключению светового индикатора.
- Параметры мощности, величины проходящего тока, процессы перегрузки сети и счетчика.
Цифровые приборы можно запрограммировать на дневную и ночную тарификацию. Для этого достаточно выбрать время подсчета.
Критерии подбора
Перед покупкой устройства стоит обращать внимание на ряд параметров:
- Допустимая величина тока. Цифровые модели рассчитаны на ток 5-60А, что подходит для квартир и частных домов.
- Дата проверки. На трехфазном счетчике должна находится пломба не старше 1 года.
- Количество пломб. Первое опломбирование делают государственные органы – отметку проставляют на кожухе. Вторая пломба на зажимной крышке – от предприятия энергоснабжения.
- Опционал. Чем больше функций, тем дороже счетчик. Но внутренний тарификатор создает график нагрузки, а в журнале событий отмечается повышение и понижение напряжения в каждой фазе.
- Обслуживание и гарантии. Качественные модели имеют большой гарантийный период. Сервисный центр бренда есть в городе покупателя.
- Интервал проверки. Оптимально – от 10 до 16 лет.
Продавец обязан поставить печать на приборе и записать его стартовые показания.
Список лучших аппаратов учета
Потребители и профессиональные электрики рекомендуют несколько устройств.
Меркурий 201.8
- модульным корпусом;
- измерительным токовым конвертером;
- винтовыми клеммами;
- светодиодной подсветкой зоны показаний.
Эксплуатационный срок модели – 30 лет, ревизионный – 16 лет.
Нева М. Т.123
- частоты напряжения в сети;
- активной мощности электролинии;
- показателей токового напряжения и силы.
Модель имеет 1 класс точности, может устанавливаться в офисах, домах, торговых залах и квартирах.
Энергомера CE102M S7 145-JV
- шпунт;
- память энергонезависимого типа;
- интерфейсы связи;
- пользовательское перепрограммирование;
- вывод данных за нужный период времени;
- снятие информации без напряжения.
В память счетчика нельзя внести корректировки.
Электронные счетчики – это современные учетные аппараты с широкими функциональными возможностями. Они гарантируют точность измерений, отличаются надежностью и стойкостью к внешним воздействиям.