Изготовление дверей

Импульсные счетчики электроэнергии


Обзор и устройство современных счётчиков электроэнергии

За последнее время на смену индукционным счётчикам электроэнергии пришли электронные. В данных счётчиках счётный механизм приводится во вращение не с помощью катушек напряжения и тока, а с помощью специализированной электроники. Кроме того, средством счёта и отображения показаний может являться микроконтроллер и цифровой дисплей соответственно. Всё это позволило сократить габаритные размеры приборов, а также, снизить их стоимость. В состав практически любого электронного счётчика входит одна или несколько специализированных вычислительных микросхем, выполняющие основные функции по преобразованию и измерению. На вход такой микросхемы поступает информация о напряжении и силе тока с соответствующих датчиков в аналоговом виде. Внутри микросхемы данная информация оцифровывается и преобразуется определённым образом. В результате, на выходе микросхемы формируются импульсные сигналы, частота которых пропорциональна текущей потребляемой мощности нагрузки, подключенной к счётчику. Импульсы поступают на счётный механизм, который представляет собой электромагнит, согласованный с зубчатыми передачами на колёсики с цифрами. В случае с более дорогостоящими счётчиками с цифровым дисплеем применяется дополнительный микроконтроллер. Он подключается к вышесказанной микросхеме и к цифровому дисплею по определённому интерфейсу, ведёт накопление результата измерения электроэнергии в энергонезависимую память, а также, обеспечивает дополнительный функционал прибора. Рассмотрим несколько подобных микросхем и моделей счётчиков, которые мне попадались под руку. Ниже на рисунке в разобранном виде изображён один из наиболее дешёвых и популярных однофазных счётчиков «НЕВА 103». Как видно из рисунка, устройство счётчика довольно простое. Основная плата состоит из специализированной микросхемы, её обвески и узла стабилизатора питания на основе балластового конденсатора. На дополнительной плате размещён светодиод, индицирующий потребляемую нагрузку. В данном случае – 3200 импульсов на 1 кВт*ч. Также есть возможность снимать импульсы с зелёного клеммника, расположенного вверху счётчика. Счётный механизм состоит из семи колёсиков с цифрами, редуктора и электромагнита. На нём отображается посчитанная электроэнергия с точностью до десятых кВт*ч. Как видно из рисунка, редуктор имеет передаточное отношение 200:1. По моим замечаниям, это означает «200 импульсов на 1 кВт*ч». То есть, 200 импульсов, поданных на электромагнит, поспособствуют прокрутке последнего красного колёсика на 1 полный оборот. Это соотношение кратно соотношению для светодиодного индикатора, что весьма не случайно. Редуктор с электромагнитом размещён в металлической коробке под двумя экранами с целью защиты от вмешательства внешним магнитным полем.

В данной модели счётчика применяется микросхема ADE7754. Рассмотрим её структуру.

На пины 5 и 6 поступает аналоговый сигнал с токового шунта, который расположен на первой и второй клеммах счётчика (на фотографии в этом месте видно повреждение). На пины 8 и 7 поступает аналоговый сигнал, пропорциональный напряжению в сети. Через пины 16 и 15 есть возможность устанавливать усиление внутреннего операционного усилителя, отвечающий за ток. Оба сигнала с помощью узлов АЦП преобразуются в цифровой вид и, проходя определённую коррекцию и фильтрацию, поступают на умножитель. Умножитель перемножает эти два сигнала, в результате чего, согласно законам физики, на его выходе получается информация о текущей потребляемой мощности. Данный сигнал поступает на специализированный преобразователь, который формирует готовые импульсы на счётное устройство (пины 23 и 24) и на контрольный светодиод и счётный выход (пин 22). Через пины 12, 13 и 14 конфигурируются частотные множители и режимы вышеперечисленных импульсов. Стандартная схема обвески практически представляет собой схему рассматриваемого счётчика.

Общий минусовой провод соединён с нулём 220В. Фаза поступает на пин 8 через делитель на резисторах, служащий для снижения уровня измеряемого напряжения. Сигнал с шунта поступает на соответствующие входы микросхемы также через резисторы. В данной схеме, предназначенной для теста, конфигурационные пины 12-14 подключены к логической единице. В зависимости от модели счётчика, они могут иметь разную конфигурацию. В данном кратком обзоре эта информация не столь важна. Светодиодный индикатор подключен к соответствующему пину последовательно вместе с оптической развязкой, на другой стороне которой подключается клеммник для снятия счётной информации (К7 и К8). Из этого же семейства микросхем существуют похожие аналоги для трёхфазных измерений. Вероятнее всего, они встраиваются в дешёвые трёхфазные счётчики. В качестве примера на рисунке ниже представлена структура одной из таких микросхем, а именно ADE7752.

Вместо двух узлов АЦП, здесь применено их 6: по 2 на каждую фазу. Минусовые входы ОУ напряжения объединены вместе и выводятся на пин 13 (ноль). Каждая из трёх фаз подключается к своему плюсовому входу ОУ (пины 14, 15, 16). Сигналы с токовых шунтов по каждой фазе подключаются по аналогии с предыдущим примером. По каждой из трёх фаз с помощью трёх умножителей выделяется сигнал, характеризующий текущую мощность. Эти сигналы, кроме фильтров, проходят через дополнительные узлы, которые активируются через пин 17 и служат для включения операции математического модуля. Затем эти три сигнала суммируются, получая, таким образом, суммарную потребляемую мощность по всем фазам. В зависимости от двоичной конфигурации пина 17, сумматор суммирует либо абсолютные значения трёх сигналов, либо их модули. Это необходимо для тех или иных тонкостей измерения электроэнергии, подробности которых здесь не рассматриваются. Данный сигнал поступает на преобразователь, аналогичный предыдущему примеру с однофазным измерителем. Его интерфейс также практически аналогичен. Стоит отметить, что вышеописанные микросхемы служат для измерения активной энергии. Более дорогие счётчики способны измерять как активную, так и реактивную энергию. Рассмотрим, например, микросхему ADE7754. Как видно из рисунка ниже, её структура намного сложнее структуры микросхем из предыдущих примеров.

Микросхема измеряет активную и реактивную трёхфазную электроэнергию, имеет SPI интерфейс для подключения микроконтроллера и выход CF (пин 1) для внешней регистрации активной электроэнергии. Вся остальная информация с микросхемы считывается микроконтроллером через интерфейс. Через него же осуществляется конфигурация микросхемы, в частности, установка многочисленных констант, отражённых на структурной схеме. Как следствие, данная микросхема, в отличие от предыдущих двух примеров, не является автономной, и для построения счётчика на базе этой микросхемы требуется микроконтроллер. Можно зрительно в структурной схеме пронаблюдать узлы, отвечающие по отдельности за измерение активной и реактивной энергии. Здесь всё гораздо сложнее, чем в предыдущих двух примерах. В качестве примера рассмотрим ещё один интересный прибор: трёхфазный счётчик «Энергомера ЦЭ6803В Р32». Как видно из фотографии ниже, данный счётчик ещё не эксплуатировался. Он мне достался в неопломбированном виде с небольшими механическими повреждениями снаружи. При всё при этом он находился полностью в рабочем состоянии.

Как можно заметить, глядя на основную плату, прибор состоит из трёх одинаковых узлов (справа), цепей питания и микроконтроллера. С нижней стороны основной платы расположены три одинаковых модуля на отдельных платах по одному на каждый узел. Данные модули представляют собой микросхемы AD71056 с минимальной необходимой обвеской. Эта микросхема является однофазным измерителем электроэнергии.

Модули запаяны вертикально на основную плату. Витыми проводами к данным модулям подключаются токовые шунты. За пару часов удалось срисовать электрическую схему прибора. Рассмотрим её более детально.

Справа на общей схеме изображена схема однофазного модуля, о котором говорилось выше. Микросхема D1 этого модуля AD71056 по назначению похожа на микросхему ADE7755, которая рассматривалась ранее. На четвёртый контакт модуля поступает питание 5В, на третий – сигнал напряжения. Со второго контакта снимается информация в виде импульсов о потребляемой мощности через выход CF микросхемы D1. Сигнал с токовых шунтов поступает через контакты X1 и X2. Конфигурационные входы микросхемы SCF, S1 и S0 в данном случае расположены на пинах 8-10 и сконфигурированы в «0,1,1». Каждый из трёх таких модулей обслуживает соответственно каждую фазу. Сигнал для измерения напряжения поступает на модуль через цепочку из четырёх резисторов и берётся с нулевой клеммы («N»). При этом стоит обратить внимание, что общим проводом для каждого модуля является соответствующая ему фаза. А вот, общий провод всей схемы соединён с нулевой клеммой. Данное хитрое решение по обеспечению питанием каждого узла схемы расписано ниже. Каждая из трёх фаз поступает на стабилитроны VD4, VD5 и VD6 соответственно, затем на балластовые RC цепи R1C1, R2C2 и R3C3, затем – на стабилитроны VD1, VD2 и VD3, которые соединены своими анодами с нулём. С первых трёх стабилитронов снимается напряжение питания для каждого модуля U3, U2 и U1 соответственно, выпрямляется диодами VD10, VD11 и VD12. Микросхемы-регуляторы D1-D3 служат для получения напряжения питания 5В. Со стабилитронов VD1-VD3 снимается напряжение питания общей схемы, выпрямляется диодами VD7-VD9, собирается в одну точку и поступает на регулятор D4, откуда снимается 5В. Общую схему составляет микроконтроллер (МК) D5 PIC16F720. Очевидно, он служит для сбора и обработки информации о текущей потребляемой мощности, поступающей с каждого модуля в виде импульсов. Эти сигналы поступают с модулей U3, U2 и U1 на пины МК RA2, RA4 и RA5 через оптические развязки V1, V2 и V3 соответственно. В результате на пинах RC1 и RC2 МК формирует импульсы для механического счётного устройства M1. Оно аналогично устройству, рассматриваемому ранее, и также имеет соотношение 200:1. Сопротивление катушки высокое и составляет порядка 500 Ом, что позволяет подключать её непосредственно к МК без дополнительных транзисторных цепей. На пине RC0 МК формирует импульсы для светодиодного индикатора HL2 и для внешнего импульсного выхода на разъёме XT1. Последний реализуется через оптическую развязку V4 и транзистор VT1. В данной модели счётчика соотношение составляет 400 импульсов на 1 кВт*ч. На практике при испытании данного счётчика (после небольшого ремонта) было замечено, что электромагнитная катушка счётного механизма срабатывает синхронно со вспышкой светодиода HL2, но через раз (в два раза реже). Это подтверждает соответствие соотношений 400:1 для индикатора и 200:1 для счётного механизма, о чём говорилось ранее. Слева на плате расположено место для 10-пинового разъёма XS1, который служит для перепрошивки, а также, для UART интерфейса МК. Таким образом, трёхфазный счётчик «Энергомера ЦЭ6803В Р32» состоит из трёх однофазных измерительных микросхем и микроконтроллера, обрабатывающий информацию с них.

В заключение стоит отметить, что существует ряд моделей счётчиков куда более сложней по своей функциональности. К примеру, счётчики с удалённым контролем показаний по электролинии, или даже через модуль мобильной связи. В данной статье я рассмотрел только простейшие модели и основные принципы построения их электрических схем. Заранее приношу извинения за возможно неправильную терминологию в тексте, ибо я старался излагать простым языком.

Теги:
  • счетчик электроэнергии
  • обратная разработка
  • pic16

habr.com

Электрические счётчики

Приборы учета электроэнергии появились одновременно с началом коммерческой эксплуатации электросетей. В самых древних сетях использоваться постоянный ток (США, Т. Эдисон), а счетчик работал на осаждении металла из гальванической ванны.

В период контроля образец взвешивали и по весу рассчитывали количество потребленной энергии. Это было очень неудобно. Когда началась эра переменного тока (Н. Тесла и Дж. Вестингауз), стали использовать индукционный счетчик, широко применяемый и по сей день, в эпоху умной электроники и компьютеров.

В этой статье будет рассмотрено, какие бывают электросчетчики, их устройство, достоинства, недостатки, и области применения.

Счетчики с крутящимся диском

Это самый первый вид счетчиков для переменного тока. Появился в 1888 году, изобретен американским инженером Оливером Б. Шелленбергером. По сути дела, это ваттметр переменного тока, только он показывает не мощность, а работу переменного тока (энергию) и снабжен механизмом десятичного счетчика на несколько разрядов.

В однофазном счетчике используют две катушки: катушку напряжения и катушку тока. Катушка напряжения содержит около 2000 витков тонкого провода, а катушка тока – несколько витков толстого. В своих сердечниках они создают примерно одинаковые магнитные потоки. Мощность является произведением тока на напряжение P = I * U. Переменный магнитный поток от катушек с сердечником и магнитный поток от токов Фуко в алюминиевом диске создают вращающий момент, пропорциональный мощности. (Эффект вращающегося магнитного поля был впервые обнаружен Н. Тесла.)

В этом смысле счетчик работает как аналоговый компьютер, вычисляющий произведение двух величин. Кроме того, он еще и суммирует данные, что равносильно вычислению интеграла и сохраняет этот результат в механической памяти (положение колес счетчика).

Для калибровки счетчика добавляют постоянный магнит, создающий тормозной момент. Положение магнита регулируется и фиксируется при помощи затяжки винтов. Кроме того, токовая катушка шунтируется добавочным сопротивлением из петли проволоки с высоким сопротивлением и регулирующей перемычкой. Диск через червячную передачу связан со счетчиком. Так устроен счетчик электроэнергии однофазный. Очень похоже устроен и трехфазный счетчик.

Счетчик прямого действия использует два комплекта катушек и два диска, работающих на общую ось. Поскольку мощности, потребляемые в разных фазах, не всегда одинаковы, а учет энергии должен быть точным, то катушки включаются по току в двух фазах, условно B и C, и по напряжению между фазами A, B и A, C. Такая схема обеспечивает правильное сложение мощностей по крутящему моменту. Таким образом устроены маломощные трехфазные счетчики.

Другая схема использует три трансформатора тока, каждый из которых включается в свою фазу. С диском в таком счетчике работают три пары катушек напряжения и тока, в результате мощности правильно складываются и учитываются. Есть также варианты подключения с разным числом трансформаторов тока и напряжения.

Схемы с трансформаторами токов используют в мощных цепях, с потреблением сотен киловатт. При этом первичной обмоткой трансформатора тока является участок шины с большим сечением, по которому могут проходить токи вплоть до килоампер. Спрятать такое устройство в корпус счетчика было бы совершенно невозможно.

Импульсные счетчики

Импульсный счетчик является, по сути дела, электронным счетчиком. В качестве датчиков величин в нем используется резистивный делитель напряжения и токовый шунт – тоже калиброванный резистор с малым сопротивлением. Электроника счетчика выполняет задачу преобразования величин с наименьшей потерей точности к виду, удобному для вычисления мощности. Это делается с помощью схем гальванической развязки. Дальше вычисления могут быть выполнены аналоговой схемой (или цифровой).

Аналоговая схема содержит конденсатор, который заряжается до некоторого порогового напряжения, соответствующего (путем калибровки схемы) наименьшей единице учета энергии, например, десятой или сотой доле кВт. Как только интегрирующая схема достигает порога, срабатывает компаратор, сравнивающий его с опорным уровнем, его сигнал усиливается и приводит в движение шаговый двигатель механического счетчика. Так учитывается энергия.

После этого интегрирующая цепь сбрасывается в исходное состояние путем разряда конденсатора и все начинается сначала. Чем больший ток потребляется в цепи, тем быстрее заряжается конденсатор и чаще срабатывает шаговый двигатель счетчика.

Электронный счетчик электроэнергии может быть однофазным или трехфазным и без ошибок считает энергию при любой неравномерности по фазам. Есть электронные счетчики, предназначенные для работы с трансформаторами тока и напряжения.

Цифровые счетчики

Цифровой счетчик использует делители напряжения и шунты, полностью аналогичные тем, которые используют в импульсных счетчиках. Также преобразуются сигналы, с гальванической развязкой, чтобы обезопасить электронные схемы от повреждений. Можно сказать, что цифровой счетчик является продолжением развития электронного. Разница заключается в том, что данные о токе и напряжении перемножает микропроцессор, он же записывает их периодически в энергонезависимую память и обслуживает дисплей, на котором пользователи читают показания.

Фактически являясь компьютером, встроенный контроллер цифрового счетчика позволяет ввести множество невиданных ранее функций. Цифровые счетчики могут использоваться как трехфазные счетчики электроэнергии, по точности заметно превосходят индукционный электросчетчик. К дополнительным функциям можно отнести многотарифность, возможность вычислять стоимость потребленной энергии за разные периоды прямо в приборе.

В цифровом счетчике может быть использован сетевой интерфейс для связи с сервером энергокомпании. Если в счетчик встроен PLC-модем (Power Line Communication), то никаких дополнительных устройств не требуется. Данные учета будут переданы прямо по проводам электросети в базу данных поставщика и оттуда использованы бухгалтерскими программами для работы с клиентами.

Правда, для этого энергокомпания должна использовать соответствующую технологию. Вполне возможно, что одними проводами сети тут не обойдется, и могут потребоваться дополнительные каналы связи. Но это уже дело техники, к потребителю никакого отношения не имеющее.

Технический прогресс помогает и недобросовестным потребителям. Электросчетчик с пультом помогает воровать электроэнергию. В этом случае используется тот факт, что контролирующие организации не в состоянии разобраться в сложной электронной начинке счетчика и обнаружить в нем модуль Bluetooth или другой радиоинтерфейс.

Тем более, что и монтаж на плате хитро маскируется, так что и инженер-профессионал может быть введен в заблуждение. При помощи команд по дополнительному интерфейсу можно замедлить или вообще остановить счетчик простым нажатием кнопки. И также легко возобновить его правильную работу. При этом все пломбы остаются в полной неприкосновенности.

Выход мог бы найден очень просто: запретом потребителям использовать несертифицированные счетчики, но умельцы такого уровня подделают любой сертификат с семью королевскими печатями и голографическими наклейками.

СОВЕТ! Потребителям, использующим счетчики с пультами, следует помнить об административной ответственности, при оценке ущерба свыше 250000 руб, переходящей в уголовную. Правда, это придется еще устанавливать, доказывать. Но контролирующие органы постоянно работают над этим, так что…

Обнаружив несоответствие показаний у клиентов и ближайшего контрольного счетчика, энергокомпания может начать выборочную поверку электросчетчиков (они имеют на это право). В случае обнаружения «хитростей» будет составлен акт и по нему начнется административное или даже уголовное производство.

Энергокомпания, в случае заметных убытков, найдет на стороне достаточно квалифицированных специалистов для обнаружения «закладок». Так что, чем большей популярностью будут пользоваться счетчики с пультом, тем больше шансов, что за них возьмутся всерьез.

Подробнее о принципе работы электросчетчиков можно почитать тут.

Какой счетчик лучше?

Все приборы учета электроэнергии имеют свои плюсы и минусы. Индукционные электросчетчики хорошо зарекомендовали себя и относятся к самым дешевым. Можно сказать, что они проверены временем – работают более ста лет. Электронные счетчики электроэнергии, которые будут выпускаться исключительно в цифровом варианте, так как цифровая техника полностью вытеснит аналоговую, тем не менее будут применяться все чаще.

Когда будет развита надлежащая инфраструктура (муниципальные вычислительные сети), они станут обязательными даже в сельской местности. Автоматизированный учет дойдет и до воды и газа, а электронные электросчетчики просто будут первыми в этом ряду.

Сейчас потребитель сам может решать, какие виды электросчетчиков выгоднее использовать в быту. Электронные счетчики дороже, но имеют большой межповерочный интервал: 16 лет. Традиционные счетчики с диском поверяются чаще, раз в 5–8 лет. Однако, они стоят дешевле.

С другой стороны, цифровые приборы обладают множеством удобных функций для учета и запоминания данных, некоторые из них могут подключаться к компьютеру для ведения домашнего учета расхода энергии (съема показаний), при помощи многотарифности позволяют экономить до 20% расходов. Индукционные счетчики этого не позволяют делать и абонент платит «на всю катушку».

electriktop.ru

Импульсные источники питания ST для однофазных и трехфазных счетчиков электроэнергии

24 апреля 2015

STMicroelectronics предлагает в качестве основы для построения импульсных источников питания для однофазных и трехфазных счетчиков электроэнергии высоковольтные интегральные преобразователи серий VIPer и ALTAIR. В статье рассмотрены преимущества и особенности каждого из этих решений.

Современные счетчики электроэнергии представляют собой сложные электронные устройства, имеющие в своем составе (помимо привычных датчиков тока и напряжения) многоканальный АЦП, процессор с функцией DSP, часы реального времени, дисплей, различные типы интерфейсов для калибровки и передачи данных АСКУЭ и так далее.

Помимо стандартных требований к точности измерений в широком диапазоне рабочих напряжений и токов, все чаще к счетчикам предъявляются требования по устойчивости к попыткам влияния на их показания извне (anti-tampering).

Компания STMicroelectronics предлагает полный спектр решений для построения счетчиков электроэнергии – микроконтроллеры, память, дискретные компоненты и микросхемы для создания источников питания.

Рассмотрим несколько способов реализации источников питания для счетчиков электроэнергии.

В целом источник питания для счетчика электроэнергии – это преобразователь с широким диапазоном входных напряжений, с выходной мощностью в единицы Ватт (разработчики счетчиков стараются минимизировать этот параметр), выполненный в достаточно ограниченном объеме и имеющий одно выходное напряжение.

В этих условиях оптимальным решением является однотактный преобразователь напряжения, построенный по схеме «ШИМ-контроллер + высоковольтный транзистор».

Именно по этому пути шли разработчики источников питания, и производители электронных компонентов предлагали им соответствующую элементную базу.

Описание одного из таких решений можно встретить в источнике [1].

Развитие микросхем для преобразователей напряжения, имеющих встроенный высоковольтный транзистор, позволило уменьшить стоимость и габариты источников питания, в том числе и для счетчиков электроэнергии.

Требования к однофазному источнику питания для электросчетчиков

При выборе топологии преобразователя питания для однофазного счетчика электроэнергии приходится учитывать следующие факторы:

  • относительно широкий диапазон входных напряжений;
  • выходную мощность

    www.compel.ru

    Электросчетчик, передающий показания: характеристика учетного оборудования

    В этой статье рассматриваются особенности такого учетного оборудования, как электросчетчик, передающий показания: специфичность приборов, их устройство, преимущества и недостатки, система использования устройств с дистанционным контролем, схема передачи показаний по расходу электрической энергии и правила выполнения данной процедуры согласно требованиям контролирующих органов.

    Электросчетчик, передающий показания, позволяет автоматически отправлять данные об использованных киловаттах

    Электросчетчик, передающий показания: особенности приборов

    Счетчики, укомплектованные удаленной системой считывания, подойдут для владельцев квартир, которые не хотят каждый месяц задумываться над тем, каким способом и куда передать полученные показания учетного прибора. Если у потребителя электрической энергии установлено дома подобное устройство, передача данных будет осуществляться в автоматическом режиме без непосредственного участия человека.

    Использование счетчиков с дистанционной передачей данных удобно как для владельцев квартир, так и для предприятий

    Отправка накрученных киловатт не отнимает много времени, а сам процесс комфортен и удобен. Предприятия, занимающиеся поставками электричества, с помощью этих приборов могут отслеживать уровень потребления энергии населением.

    В глобальном смысле электрические счетчики, которые способны осуществлять передачу информации в дистанционном режиме, позволяют рационализировать расход электроэнергии и добиться эффективной работы всей системы, начиная с производства энергии, оканчивая ее потреблением и обработкой данных для оплаты коммунальных счетов с помощью сетевых информационно-измерительных систем.

    Обратите внимание! От стандартного электросчетчика учетное оборудование с дистанционной передачей информации отличается возможностью переключения тарифов. При снятии данных пользователь может увидеть три показателя: ночной, общий и дневной. При этом переключение осуществляется каждые 15 сек.

    Назначение информационно-измерительных систем

    Сетевые системы, предназначенные для сбора измерительной информации по показателям счетчиков, организуют процесс дистанционной передачи данных с учетного оборудования через всемирную сеть интернет. Работа подобных систем автоматизирована. За счет программного обеспечения происходит считывание информации и последующая отправка полученных данных на сервер энергопоставляющей компании.

    Данные о показателях счетчика автоматизировано отправляются с помощью сети интернет

    Информационно-измерительные системы используются для автоматизации следующих процессов:

    • сбор информации;
    • передача данных;
    • анализ показателей по энергопотреблению.

    Использование информационно-измерительных систем энергопоставляющими компаниями не только дает им доступ к показателям по потреблению электрической энергии, но и обеспечивает ряд дополнительных функций. Сюда относятся следующие возможности:

    • работа учетного оборудования в режиме нескольких тарифов;
    • подключение или отключение потребителя электроэнергии в дистанционном режиме;
    • индивидуализация работы с потребителем электрической энергии с учетом условий подписанного договора;
    • пересылка предупреждающих уведомлений;
    • эффективный анализ собранной информации и т.п.

    Обратите внимание! Обратная связь потребителя с компанией, занимающейся энергопоставками, или сервисным предприятием через систему обработки данных осуществляется с помощью интернета.

    Одним из преимуществ использования интеллектуального счетчика является анализ энергопотребления

    Преимущества автоматической передачи показаний электросчетчика для пользователей

    Устанавливая в своей квартире счетчики, имеющие функцию автоматической дистанционной передачи данных, владелец жилья получает множество преимуществ. Преимущества системы для пользователей:

    • решение спорных ситуаций – показания по счетчику могут фиксироваться каждый день. Подобная схема передачи данных позволяет исключить конфликтные ситуации, если возникли проблемы с квитанциями или передача информации абонентом осуществляется не регулярно;
    • контроль показаний – учетные приборы предоставляют возможность снимать показатели с мест, которые потребитель посещает редко, например, с арендной квартиры, гаража или дачного дома;
    • высокая точность расчета во время переключения тарифа – если показания по дате изменения тарифа отсутствуют, энергетические компании производят начисления, исходя из средних показателей. Как правило, расчет осуществляется в пользу компании-поставщика. Использование учетных приборов с функцией дистанционной передачи позволяет избежать подобных проблем;
    Счетчик с автоматической системой подсчета будет удобен для пользователей, которые используют несколько тарифов учета электроэнергии
    • дистанционный контроль работы счетчика – оборудование можно использовать для предварительного прогревания жилья. Достаточно подключить прибора за пару часов до прихода домой, чтобы система обогревателей прогрела помещения к приезду. Для этого потребуется смартфон;
    • безопасность – если владелец жилья забывает отключить электроприбор, например, утюг или плиту, нет нужды возвращаться домой. Достаточно обесточить квартиру, удаленно отключив счетчик;
    • практичность и экономия времени – пользователю не нужно тратить время и усилия на снятие показаний, очереди у касс или передачу информации с помощью стандартных способов.
    Энергокомпания может дистанционно отключить потребителя от электроэнергии

    Важно! При неоплате счетов компания может удаленно отключить доступ электричества в квартиру. Для этого служащим даже не нужно посещать квартиру должника.

    Устройство счетчиков для дистанционной пересылки показаний электроэнергии

    Оборудование, предназначенное для учета электрической энергии, представляет собой своеобразный преобразователь, который переформирует аналоговый сигнал в импульсную частоту. При подсчете этих импульсов вычисляется объем потребляемой электроэнергии.

    Если сравнивать электронные приборы с устройствами индукционного типа, то отличия затрагивают не только внутреннее строение, при котором отсутствуют механические вращающиеся элементы.

    Особенностью современного счетчика электронного типа является обширные дополнительные возможности

    Главной отличительной чертой является расширенный функционал:

    • увеличенный интервал времени для входного напряжения;
    • удобная организация систем многотарифного учета;
    • наличие режима просмотра показателей за прошедшие периоды (месяцы);
    • возможность измерения потребляемой мощности;
    • возможность подключения к системам автоматического снятия и передачи данных.

    В отношении конструкционного строения современный счетчик электронного типа представляет собой корпусный каркас, оснащенный измерительным трансформатором тока, клеммной колодкой, а также печатной платой. Последняя служит основой для монтажа электронной составляющей прибора.

    Обратите внимание! Большое количество дополнительных функций обуславливается наличием программного обеспечения в микроконтроллере устройства. Подобные составляющие присутствуют практически во всех электросчетчиках современного поколения.

    Владелец жилья может обесточить квартиру, удаленно отключив электросчетчик

    Строение счетчиков электроэнергии, передающих показания в дистанционном режиме

    Конструкция современного счетчика электронного типа состоит из следующих элементов:

    • дисплея ЖКИ;
    • часов, отображающих реальное время;
    • трансформатора тока;
    • телеметрического выхода;
    • органов, осуществляющих контроль и управление;
    • источника питания, предназначенного для обслуживания электронной схемы;
    • супервизора;
    • оптического порта, который может быть установлен опционально.

    Дисплей ЖКИ является буквенно-цифровым индикатором многоразрядного типа. Его основная функция заключается в индикации рабочих режимов счетчика. Помимо этого компонент отображает информацию об израсходованной электрической энергии, текущее время, а также дату.

    Источник питания обеспечивает напряжение на микроконтроллере и других компонентах, установленных в электронной схеме. Непосредственно к нему подключен супервизор, формирующий сигнал сброса для микроконтроллера, возникающий, когда происходит отключение или включение питания. Помимо этого супервизор отслеживает изменения входного напряжения.

    На дисплее счетчика отображается количество использованной электроэнергии, текущее время и дата

    Часы, отображающие реальное время, используются для точного учета даты и текущего времени. В некоторых модификациях счетчиков подобную опцию выполняет микроконтроллер. С целью снижения нагрузки на эту деталь чаще всего для подобных целей предусмотрено наличие отдельной микросхемы. Она экономит расход мощности микроконтроллера, направляя эту энергию на осуществление более важных задач.

    С помощью телеметрического выхода счетчик подключается к персональному компьютеру или систему дистанционной передачи данных. Оптический порт предназначен для снятия показаний непосредственно с учетного устройства.

    Обратите внимание! Оптический порт присутствует не во всех приборах. В некоторых моделях он задействован в программировании информации.

    Микроконтроллер и функции приборов с дистанционной передачей показаний электроэнергии

    Самой важной частью прибора является микроконтроллер. Он выполняет большую часть функций:

    • преобразование входного сигнала, идущего от трансформатора тока, в цифровые данные;
    • математическая обработка информации;
    • вывод результата на дисплей;
    • прием команд от управляющих органов;
    • управление интерфейсами.
    Устройство может отключаться, если превышен назначенный лимит энергии

    Перечень функций микроконтроллера зависит от установленного программного обеспечения. На сегодняшний день осуществляется активная работа по совершенствованию подобного оборудования, которое заключается в добавлении дополнительных функций. К таким опциям относится возможность осуществлять контроль состояния электросети, передавая при этом данные в диспетчерский центр.

    Статья по теме:

    Показания счетчиков электроэнергии через интернет: обзор online-инструментов

    Данная статья поможет разобраться, как передаются показания счетчиков электроэнергии через интернет.

    Нередко в счетчиках предусмотрена функция, позволяющая ограничивать уровень мощности сети. Если имеет место превышение потребляемой мощности, прибор автоматически прерывает потребителю электроэнергии доступ к сети. Эта система работает за счет контактора, контролирующего подачу напряжения. Устройство также может отключаться, если потребителем превышен назначенный лимит энергии или закончились предоплаченные средства за электричество.

    Обратите внимание! Некоторые модификации электросчетчиков оснащены считывателями, принимающие пластиковые карты. Они предназначены для пополнения баланса. К этой категории устройств относятся модели СТК-3-10 и СТК-1-10.

    В большинстве счетчиках электронного типа установлен модуль для подключения автоматизированной учетной системы

    Система контроля в счетчиках электроэнергии с дистанционным снятием показаний

    Автоматизированные системы, предназначенные для контроля учетных данных по электрической энергии, разработаны благодаря появлению микропроцессоров по доступной стоимости. Цена этих устройств была относительно доступной, поэтому установку подобного оборудования могли себе позволить только крупные предприятия промышленного сектора.

    С изобретением электронных счетчиков и ПК автоматизированные системы учета сделали существенный шаг вперед. Благодаря внедрению сотовой связи были созданы системы беспроводного типа.

    Автоматизированные учетные системы выполняют следующие функции:

    • сбор потоков электрической энергии за разумный промежуток времени на всех уровнях напряжения;
    • обработка полученной информации;
    • формирование отчетов по отпущенной или потребленной мощности (электрической энергии);
    • анализ и прогнозирование по генерации (потреблению);
    • обработка показателей оплаты;
    • выполнение расчетов по электрической энергии.
    Для передачи данных со счетчика используется система связи GSM

    Чтобы организовать систему автоматизированного учета, нужно выполнить следующие действия:

    1. Осуществить монтаж высокоточного учетного оборудования. Для этого электронные счетчики устанавливаются в точках учета электроэнергии.
    2. Передать цифровую информацию (сигналы) в блоки со встроенной памятью. Они называются «сумматорами».
    3. Сформировать систему связи, например, GSM. Она будет использоваться для передачи данных.
    4. Сформировать центры для обработки данных и укомплектовать их компьютерами с соответствующим ПО.

    Обратите внимание! На сегодняшний день во многих счетчиках электронного типа установлен встроенный интерфейс для подключения автоматизированной учетной системы. Даже те устройства, в которых не предусмотрена подобная опция, позволяют устанавливать оптический порт, предназначенный для снятия показателей локально.

    Замер расхода электроэнергии в счетчиках, дистанционно передающих показатели, осуществляется каждый час

    Как передать показания электросчетчиков с автоматизированной системой

    Процесс отсылки данных осуществляется без участия абонента. На него возлагается лишь обязанность передачи первого показателя. Эти данные необходимо сообщать до тех пор, пока производитель не вышлет уведомление о том, что больше нет необходимости в этом. Замер расхода электроэнергии в подобных счетчиках осуществляется каждый час. Один раз в сутки полученная информация отправляется в контролирующую организацию. В некоторых моделях используется мобильная связь.

    Как работают счетчики электроэнергии, передающие показания автоматически

    Простейшие системы автоматизированной передачи данных осуществляют свою работу поэтапно:

    1. Сбор информации.
    2. Транспортировка данных.
    3. Анализ полученной информации, ее дальнейшее хранение.

    В роли главных участников первого этапа выступают устройства, выполняющие замер параметров системы, и непосредственно сами электросчетчики. К категории измерительных устройств относятся всевозможные датчики, которые подключены к системе посредством аналоговых цифровых преобразователей или оснащены выходом, используемым для подключения интерфейса.

    Автоматизированная система собирает данные, анализирует их и сохраняет на сервере

    Линия интерфейса, используемая для передачи информационного сигнала, имеет входное сопротивление 12 Ом. Поскольку мощностные возможности передатчика ограничены, подобные ограничения налагаются и на количество устройств-приемников, которые подключаются к этой линии. Максимальное число датчиков, на которое рассчитана работа приемника, составляет 32 шт.

    Обратите внимание! Автоматизированная система может использоваться не только на электронных, но и на индукционных счетчиках, в которых установлен преобразователь. Он преобразует количество дисковых оборотов в электрические импульсные сигналы.

    На втором этапе в работу вступают контроллеры, транспортирующие сигнал между линиями интерфейса. Данная процедура необходима для считывания информации контроллером или персональным компьютером. Если в соединении задействовано более 32 датчиков, то в системе устанавливаются концентраторы.

    На третьем этапе задействован сервер, ПК и контроллер, которые собирают данные, анализируют их и сохраняют. Система обязательно должна иметь соответствующее программное обеспечение, позволяющее выполнять ее настройку.

    Для передачи показателей удаленно используются как электронные, так и индукционные устройства

    Электросчетчики индукционного типа и автоматические системы передачи данных

    Для передачи показателей в дистанционном режиме могут применяться не только электронные приборы. Индукционные устройства, маркируемые буквой «Д», оснащены телеметрическим выходом. По сути, этот выход представляет собой импульсный датчик. К категории подобных устройств можно отнести модель СРЗУ-И670Д. За счет импульсного датчика в рамках двухпроводной линии связи осуществляется передача информации в систему, собирающую и обрабатывающую данные. Информация содержит данные по активной электроэнергии, которая проходит черед прибор.

    Источником импульсов является измерительный трансформатор. Он излучает магнитный поток, пересекающий металлический сектор, насаженного на ось алюминиевого диска. Далее осуществляется передача этих импульсов на схему датчика, а после этого на линию связи, которая питает этот датчик.

    На импульсном датчике установлена фотосветодиодная головка. Она представляет собой пару, состоящую из светодиода и фотодиода. Датчик внутри электросчетчика имеет специфичное расположение. Устройство установлено так, чтобы головка была повернута в сторону алюминиевого диска. Светодиод излучает сигнал, который отражается диском, а затем его принимает фотодиод. Затемненный сектор на диске обеспечивает прерывистость сигнала.

    Эти прерывания отслеживаются электронной схемой, преобразовываются и подаются на линию связи в виде последовательности импульсов. Затем их получает приемное устройство, выполняет подсчет количества за определенный период времени и отображает результат на дисплей.

    Для электросчетчиков с дистанционным считыванием данных необходимо бесперебойное подключения к сети

    Почему выгодны именно электронные счетчики при передаче показаний за свет

    Теоретически описанная ранее система с индукционным счетчиком возможна, однако на практике в ней нет смысла. Подобные приборы постепенно изымаются из эксплуатации и заменяются электронными. Исключением являются локально размещенное учетное оборудование.

    Электронные устройства в отношении создания автоматизированных систем передачи показаний обладают значительными преимуществами, которые обуславливаются информационной составляющей и обширными сервисными возможностями.

    К недостаткам подобного оборудования относится необходимость постоянного подключения к сети. При отъезде на длительное время нельзя использовать предохранитель для отключения счетчика. Для этого предназначен специальный выключатель. Исключающим фактором является проведение электромонтажных работ. В остальном эксплуатация электронных счетчиков, самостоятельно передающих показания, сопровождается преимуществами для пользователя.

    remoo.ru

    Электронные счетчики и АСКУЭ

    Электронные счетчики

    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.

    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).

    Микроконтроллер является сердцем электронного электросчётчика. 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:

    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 (на предприятии) 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 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

    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.

    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 . 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.

    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.

    malahit-irk.ru


    Смотрите также