9.2.3. Интеллектуальные счетчики
Среди отечественных интеллектуальных счетчиков, предназначенных для измерений с точностью 0,2% и 0,5%, наилучшие технико-экономические показатели у приборов серии «Альфа» производства предприятия «АББ ВЭИ Метроника» [166]. Из приборов, контролирующих качество энергии, известны ИВК Омск-М, Эрис-КЭ.02, Ресурс-UF, ППКЭ 1-50М, Парма РК3.01 и др.
Структурная схема счетчика «Альфа» А1700 показана на рис. 9.9. Токи и напряжения измеряемой сети переменного тока через соответствующие клеммы и входные элементы поступают на основной модуль. Преобразование сигналов тока и напряжения осуществляется измерительной СБИС, включающей в себя цифровой сигнальный процессор (DSP) со встроенными аналого-цифровыми преобразователями (АЦП). Выделение дискретных значений осуществляется выборками по каждой фазе тока и напряжения с частотой 2400 Гц.
Микроконтроллер является центральным элементом, который управляет работой всех электронных элементов счетчика. На печатной плате установлены следующие компоненты:
трехфазный источник питания 5 В;
резистивные делители напряжения;
нагрузочные резисторы для трех датчиков тока;
измерительная СБИС;
микроконтроллер;
схема сброса;
память EEPROM;
кварцевый генератор часов (32,768 кГц);
элементы оптического порта;
жидкокристаллический индикатор (ЖКИ);
интерфейсы для подключения к АСКУЭ.
Р и с. 9.9. Структурная схема счетчика «Альфа» А1700
Счетчики А1700 в многотарифном режиме поддерживают 16 тарифных зон для энергии и 8 – для мощности. Расписания тарифных зон заносятся в счетчик и модифицируются с помощью ПО Power Master Unit. Счетчики Альфа различных модификаций измеряют активную и реактивную потребленную электрическую энергию, коэффициент мощности фазы, угол и частоту фазных токов.
Для построения различных схем конфигурации АСКУЭ специалистами АББ ВЭИ Метроника разработан ряд устройств системы сбора и передачи информации. К ним, в частности, относятся:
мультиплексор на 16 каналов с возможностью расширения;
преобразователь RS232/485 и RS232/ИРПС.
Более совершенный счетчик ION 8500 является совместной разработкой концерна АББ и канадской компании Power Measurement. Имеет мощную микропроцессорную систему‚ увеличенную память 4 Мбит для хранения до 320 измеренных параметров‚ два цифровых интерфейса для одновременного удаленного доступа к счетчику из двух различных мест‚ гибкую тарифную систему и отвечает всем требованиям современного рынка электроэнергии. ION 8500 имеет класс точности 0,2, измеряет до 63 высших гармоник и ток в нулевом проводе, проводит расчеты для компенсации потерь в трансформаторе. Счетчики ION анализируют параметры электроэнергии и сигнализируют обо всех изменениях и отклонениях параметров сети от нормальных.
Многофункциональный энергомер Prismeter (Франция), показанный на рис. 9.10, предназначен для управления производственными тарифами на электроэнергию в компаниях-дистрибьюторах электроэнергии.
Измеряет параметры, связанные с энергией и качеством трехфазной сети. Аппаратные средства Prismeter составляет электроника для измерений, вычислений и обработки. Ядром модуля вычислителя является коммуникационный 16-разрядный процессор Am186CC (или Am186CU) – 40МГц (4 MIPS). Диспетчер может дистанционно через протокол DLMS настраивать параметры измерителя. Функции прибора определяются его программой.
а б
Р и с. 9.10. Энергомер Prismeter: а – внешний вид контроллера; б – интерфейсы связи
Энергомером Prismeter можно производить:
измерение компонентов сети, и особенно параметров качества сети;
управление датой и временем (учет времени и даты каждого измерения);
регулярное дублирование данных;
самопроверку работы электронных систем, локальную проверку, проводимую оператором, и т.д.
Протокол связи DLMS (Device Language Message Specification) позволяет обмениваться данными между различными абонентами независимо от вида системы связи и назначения систем.
Измеряемые параметры:
активная энергия, потребленная по каждой фазе;
общая по 3-м фазам индуктивная реактивная энергия;
общая по 3-м фазам емкостная реактивная энергия;
общая по 3-м фазам полная энергия.
Контролируемые параметры качества:
амплитуда, продолжительность, дата и время нарушения напряжения (выброс или провал);
продолжительность и дата нарушения 3-фазного напряжения;
циклическое изменение среднеквадратического значения напряжения (медленные изменения амплитуды напряжения).
Чтение данных и программирование прибора на месте осуществляется через инфракрасный порт на передней панели прибора. Он позволяет настраивать прибор, загружать тарифные профили, считывать графики нагрузки и таблицы параметров качества. Для обмена используется протокол TRIMARAN+. Измеритель имеет встроенный модем V22 bis (2400 бит/с) для дистанционного получения результатов измерений и программирования прибора. Возможна настройка модема под ISDN и GSM. Локальная шина позволяет вести обмен данными между измерителем и персональным компьютером или специальным портативным устройством Hand Held Unit (HHU) для считывания данных, программирования и загрузки тарифных профилей. Для обмена используется протокол EURIDIS+. Локальная шина: Euridis bus обеспечивает передачу данных на расстояние 100...500 м. Потребитель может свободно подключиться к шине данных, чтобы получать информацию о текущем тарифе, индексе потребления, параметрах качества сети и т.п. Тарифное применение определяется дистрибьютором электроэнергии и программируется при помощи языка описания тарифов (Tariff Description Language).
Технические характеристики интерфейсов:
шина PC/104;
интерфейс USB (12 Мбит/с);
интерфейс RS232 (до 115200 бит/с);
инфракрасный порт IrDA (2400 – 115200 бит/с);
2 канала CAN (SJA1000, до 1 Мбит/с);
30 дискретных каналов ввода/вывода общего назначения.
Электросчетчик NMM-AKB, изготовленный фирмой NAMS, является трехфазным счетчиком прямого подключения на 10 (100) ампер, предназначенным для внутренней установки индивидуальными и промышленными потребителями. Встроенный iModem посылает и принимает данные в виде сообщений электронной почты непосредственно через провайдера интернет-услуг без соединения с локальной вычислительной сетью или ПК. Это дает возможность контролировать потребление энергии каждым клиентом, а также посылать на счетчик изменения тарифов оплаты.
Отечественные многофункциональные микропроцессорные 3-фазные счетчики электрической энергии МЕРКУРИЙ 230 (рис. 9.11) предназначены для коммерческого и технического учета электроэнергии в трехфазных сетях переменного тока. Работают как автономно, так и в составе АСКУЭ, имея возможность передавать показания дистанционно по цифровому и импульсному интерфейсам, каналу GSM. Счетчики МЕРКУРИЙ 230 обеспечивают при классе точности 0,5 и 1:
измерение и учет активно-реактивной энергии и мощности в режиме многотарифности;
фиксацию максимальной мощности нагрузки на расчетном интервале времени;
запись и хранение измеренных данных в энергонезависимой памяти;
измерение параметров качества электроэнергии (фазных токов, напряжений, коэффициент мощности, частоты, коэффициент искажений синусоидальности тока и напряжения);
отображение информации на ЖКИ-дисплее.
Р и с. 9.11. Электросчетчик Меркурий 230 с встроенным модулем передачи данных по сети GSM
В прил. 9 (табл. П.9.2) приведены характеристики некоторых предлагаемых на рынке электронных счетчиков Quantum Dxxx (Shlumberger, Австрия), ZMU\Bxx, Z.Uxx, Z.Vxx (Landys&Gyr, Швейцария), Альфа (АББ ВЭИ Метроника, Россия), ЦЭ 6850 (Концерн Энергомера, Россия). Сравнительный анализ характеристик позволяет получить основные представления о критериях выбора аппаратуры для АСКУЭ.