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

=630/(√3∙10) =36,5А

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 n_т = 50: 5= 10) составит

I_{мах 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

, (6.8)

S_см = =245кВА

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 n_т = 600: 5= 120) составит

I_1мах = 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:

1. В точках учёта энергии установить высокоточные средства учёта — электронные счётчики
2. Цифровые сигналы передать в так называемые «сумматоры», снабженные памятью.
3. Создать систему связи (как правило, последнее время для этого используют GSM – связь), обеспечивающую дальнейшую передачу информации в местные и на верхние уровни.
4. 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.