Buderus-trade.ru

Теплотехника Будерус
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Как устроен и работает электронный счетчик электроэнергии

Как устроен и работает электронный счетчик электроэнергии

Основное назначение этого прибора сводится к постоянному измерению потребляемой мощности контролируемого участка электрической схемы и отображению ее величины в удобном для человека виде. Элементная база использует твердотельные электронные компоненты, работающие на полупроводниках или микропроцессорных конструкциях.

Такие приборы выпускают для работы с цепями тока:

1. постоянной величины;

2. синусоидальной гармонической формы.

Приборы учета электроэнергии постоянного тока работают только на промышленных предприятиях, эксплуатирующих мощное оборудование с большим потреблением постоянной мощности (электрифицированный железнодорожный транспорт, электромобили…). В бытовых целях они не используются, выпускаются ограниченными партиями. Поэтому в дальнейшем материале этой статьи их рассматривать не будем, хотя принцип их работы отличается от моделей, работающих на переменном токе, в основном конструкцией датчиков тока и напряжения.

Электронные счетчики мощности переменного тока изготавливаются для учета энергии электрических устройств:

1. с однофазной системой напряжения;

2. в трехфазных цепях.

Конструкция электронного счетчика

Вся элементная база располагается внутри корпуса, снабженного:

клеммной колодкой для подключения электрических проводов;

панелью ЖКИ дисплея;

органами управления работой и передачи информации от прибора;

печатной платой с твердотельными элементами;

Внешний вид и основные пользовательские настройки одной из многочисленных моделей подобных устройств, выпускаемых на предприятиях республики Беларусь, представлен на картинке.

Внешний вид электронного счетчика

Работоспособность такого электросчетчика подтверждается:

нанесенным клеймом поверителя, подтверждающим прохождение метрологической поверки прибора на испытательном стенде и оценке его характеристик в пределах заявленного производителем класса точности;

ненарушенной пломбой предприятия энергонадзора, ответственного за правильное подключение счетчика к электрической схеме.

Внутренний вид плат подобного прибора показан на картинке.

Платы электронного счетчика

Здесь нет никаких движущихся и индукционных механизмов. А наличие трех встроенных трансформаторов тока, используемых в качестве датчиков с таким же количеством явно просматриваемых каналов на монтажной плате, свидетельствуют о трехфазной работе этого устройства.

Электротехнические процессы, учитываемые электронным счетчиком

Работа внутренних алгоритмов трехфазных или однофазных конструкций происходит по одним и тем же законам, за исключением того, что в 3-х фазном, более сложном устройстве, идет геометрическое суммирование величин каждого из трех составляющих каналов.

Поэтому принципы работы электронного счетчика будем преимущественно рассматривать на примере однофазной модели. Для этого вспомним основные законы электротехники, связанные с мощностью.

Ее полная величина определяется составляющими:

реактивной (суммы индуктивной и емкостной нагрузок).

Активная и реактивная составляющие мощности, используемые в электронном счетчике

Ток, протекающий по общей цепи однофазной сети, одинаков на всех участках, а падение напряжения на каждом ее элементе зависит от вида сопротивления и его величины. На активном сопротивлении оно совпадает с вектором проходящего тока по направлению, а на реактивном отклоняется в сторону. Причем на индуктивности оно опережает ток по углу, а на емкости — отстает.

Электрические соотношения между током и напряжением, используемые в электронном счетчике

Электронные счетчики способны учитывать и отображать полную мощность и ее активную и реактивную величину. Для этого производятся замеры векторов тока с напряжением, подведенных на его вход. По значению отклонения угла между этими входящими величинами определяется и рассчитывается характер нагрузки, предоставляется информация обо всех ее составляющих.

В различных конструкциях электронных счетчиков набор функций неодинаков и может значительно отличаться своим назначением. Этим они кардинально выделяются от своих индукционных аналогов, которые работают на основе взаимодействия электромагнитных полей и сил индукции, вызывающих вращение тонкого алюминиевого диска. Конструктивно они способны замерять только активную или реактивную мощность в однофазной либо трехфазной цепи, а значение полной — приходится вычислять отдельно вручную.

Принцип измерения мощности электронным счетчиком

Схема работы простого прибора учета с выходными преобразователями показана на рисунке.

Структурная схема электронного счетчика с выходными преобразователями

В нем для замера мощности используются простые датчики:

тока на основе обычного шунта, через который пропускается фаза цепи;

напряжения, работающего по схеме широко известного делителя.

Сигнал, снимаемый таким датчиками, мал и его увеличивают с помощью электронных усилителей тока и напряжения, после которых происходит аналогово-цифровая обработка для дальнейшего преобразования сигналов и их перемножения с целью получения величины, пропорциональной значению потребляемой мощности.

Далее производится фильтрация оцифрованного сигнала и вывод на устройства:

Применяемые в этом схеме входные датчики электрических величин не обеспечивают измерения с высоким классом точности векторов тока и напряжения, а, соответственно, и расчет мощности. Эта функция лучше реализуется измерительными трансформаторами.

Схема работы однофазного электронного счетчика

В ней измерительный ТТ включен в разрыв фазного провода потребителя, а ТН подключен к фазе и нулю.

Структурная схема электронного однофазного 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:

ОЗУ — оперативным запоминающим устройством.

Через ОЗУ выходной сигнал может передаваться дальше в канал информации, например, с помощью оптического порта.

Функциональные возможности электронных счетчиков

Низкая погрешность измерения мощности, оцениваемая классом точности 0,5 S или 02 S разрешает эксплуатировать эти приборы в целях коммерческого учета использованной электроэнергии.

Конструкции, предназначенные для замеров в трехфазных схемах, могут работать в трех или четырехпроводных электрических цепях.

Электронный счетчик может непосредственно подключаться к действующему оборудованию или иметь конструкцию, позволяющую использовать промежуточные, например, высоковольтные измерительные трансформаторы. В последнем случае, как правило, осуществляется автоматический перерасчет измеряемых вторичных величин в первичные значения тока, напряжения и мощности, включая активную и реактивную составляющие.

Счетчик фиксирует направление полной мощности со всеми ее составляющими в прямом и обратном направлении, хранит эту информацию с привязкой ко времени. При этом пользователю можно снимать показания энергии по ее приращению за определенный период времени, например, текущие или выбранные из календаря сутки, месяц или год либо — накоплению на определенное назначенное время.

Фиксация значений активной и реактивной мощности за определенный период, например, 3 или 30 минут, как и быстрый вызов ее максимальных значений в течение месяца значительно облегчает анализ работы энергетического оборудования.

В любой момент можно просмотреть мгновенные показатели активного и реактивного потребления, действующего тока, напряжения, частоты в каждой фазе.

Наличие функции многотарифного учета энергии с использованием нескольких каналов передачи информации расширяет условия коммерческого применения. При этом создаются тарифы для определенного времени, например, каждого получаса выходного либо рабочего дня по сезонам или месяцам года.

Для удобства работы пользователя на дисплее выводится рабочее меню, между пунктами которого можно перемещаться, используя рядом расположенные органы управления.

Электронный счетчик электроэнергии позволяет не только считывать информацию непосредственно с дисплея, но и просматривать ее через удаленный компьютер, а также осуществлять ввод дополнительных данных или их программирование через оптический порт.

Защита информации

Установка пломб на счетчик производится в два этапа:

1. на первом уровне доступ внутрь корпуса прибора запрещается службой технического контроля завода после изготовления счетчика и прохождения им государственной поверки;

2. на втором уровне пломбирования блокируется доступ к клеммам и подключенным проводам представителем энергоснабжающей организации или энергонадзора.

Все события снятия и установки крышки оборудованы сигнализацией, срабатывание которой фиксируется в памяти журнала событий с привязкой ко времени и дате.

Система паролей предусматривает ограничение пользователей к доступу информации и может содержать до пяти ограничений.

Нулевой уровень полностью снимает ограничения и позволяет просматривать все данные местно или удаленно, синхронизировать время, корректировать показания.

Первый уровень пароля дополнительного доступа предоставляется работникам монтажной или эксплуатационной организации систем АСКУЭ для наладки оборудования и записи параметров, не оказывающих влияние на коммерческие характеристики.

Второй уровень пароля основного доступа назначается ответственным работником энергонадзора на счетчике, прошедшем наладку и полностью подготовленном к работе.

Третий уровень основного доступа дается работникам энергонадзора, осуществляющим снятие и установку крышки со счетчика для доступа к его клеммным зажимам или проведению удаленных операций через оптический порт.

Четвертый уровень предоставляет возможности установки аппаратных ключей на плату, удаление всех установленных пломб и возможность работы через оптический порт для усовершенствования конфигурации, замены калибровочных коэффициентов.

Приведенный перечень возможностей, которыми обладает электронный счетчик электроэнергии, является общим, обзорным. Он может выставляться индивидуально и отличаться даже на каждой модели одного производителя.

Однофазные электрические счетчики

Счетчики электрической энергии СКАТ имеют сертификат соответствия № РОСС RU.ME48.B02331 выдан ФГУП «ВНИИМ им. Д. И. Менделеева» Счетчики электрической энергии СКАТ непосредственного включения предназначены для учета потребленной активной энергии в однофазных и трехфазных цепях переменного тока.

Счетчики применяются для учета потребленной активной электроэнергии в бытовом и мелкомоторном секторе, устанавливаются в помещениях или закрытых шкафах, имеющих дополнительную защиту от воздействия неблагоприятных факторов окружающей среды.

Конструктивно счетчики выполнены в виде электронного модуля размещенного в корпусе с клеммной колодкой и крышкой клеммной колодки, изготовленных из не поддерживающей горение пластмассы. На передней панели корпуса счётчика имеется световой индикатор работоспособности.

Основные преимущества

Счётчики электрической энергии СКАТ (электрические счетчики) обладают целым рядом технологических и эксплуатационных преимуществ, по праву позволяющих назвать их одними из наиболее технологически совершенных и надёжных приборов для измерения самых разных параметров электроэнергии с высочайшей точностью.

  • Наличие защиты от повышенных входных напряжений и мощных импульсных помех
  • Электромеханическое отсчётное устройство имеет механический стопор обратного хода
  • Технологический запас по классу точности
  • Малое собственное энергопотребление
  • Конструкция счётчика проста и удобна для монтажа и эксплуатации
  • Наличие в комплекте переходной установочной планки для крепления на монтажную панель
  • Малые габариты и вес
  • Средняя наработка на отказ не менее 160 000 часов
  • Межповерочный интервал 16 лет
  • Средний срок службы не менее 30 лет
  • Гарантийный срок эксплуатации — 5 лет

Технические характеристики

ЦЕНА:

700 рублей

Счетчики электрической энергии серии CE101 (ЦЭ6807)

Счетчик электроэнергии с шунтом в качестве датчика тока. Измерение и учет активной энергии в однофазных цепях переменного тока. Изготавливается согласно ТУ 4228-035-46146329-2003.

Выпускаются в корпусах для монтажа на дин-рейку R (Р) и на плоскость S (Ш), с электронным Э или механическим М табло.

Особенности электросчетчика

  • Малое собственное энергопотребление.
  • Наличие стандартного и оптического телеметрического выхода.
  • Световой индикатор работы.
  • Повышенная защита от хищений.
  • Наличие шунта в качестве измерителя тока.
  • Наличие в электросчетчиках механического или электронного сумматора.
  • Устойчивость к климатическим, механическим и электромагнитным воздействиям.
Технические характеристики
ПоказателиВеличины
Класс точности1
Число тарифов1
Частота измерительной сети, Гц50±2,5
Номинальное напряжение, В230
Базовый (максимальный) ток, А5 (60); 10 (100)
Стартовый ток, А0,01 с IБ = 5А
0,02 с IБ = 10А
Потребляемая мощность параллельной цепи, не более, В*А (Вт)9 (0,6)
Полная потребляемая мощность последовательной цепи, не более, В*А0,1
Передаточное число импульсного телеметрического выхода, имп./кВт*ч800; 1600;
3200; 6400
Диапазон рабочих температур: с механическим отсчетным устройством, °Сот минус 40 до 70
Диапазон рабочих температур: с электронным отсчетным устройством, °Сот минус 30 до 70
Габаритные размеры, не более, мм110 х 89 х 72,5
Масса, не более, кг0,5

счетчик серии CE101 с электронным табло в корпусе для монтажа на дин-рейку
Габаритные размеры счётчика CE101 в корпусе Р

счетчик серии CE101 с электронным табло в корпусе для монтажа на плоскость
Габаритные размеры счётчика CE101 в корпусе S

Предназначены для учета активной электрической энергии в двухпроводных цепях переменного тока. Построены на современной элементной базе, с использованием SMD компонентов.

Автоматизированная система учета энергоресурсов SMART IMS

Энергетика 4390

первая сертифицированная в России система с передачей данных по силовой проводке и дистанционным отключением абонентов

* сбор, накопление, обработка и представление информации о потреблении электроэнергии в автоматическом режиме.

* управление потреблением электроэнергии на уровне отдельного потребителя (дистанционное отключение-подключение, ограничение потребления)

* контроль технического состояния распределительных сетей и приборов учета, выявление аварий, хищений и других нарушений, составление баланса от подъездного до пофидерного.

SMART IMS в борьбе с хищениями электроэнергии

Применение системы SMART IMS исключает возможность хищений электроэнергии всеми известными способами.

* Занижение показателей счетчика методом отмотки или торможения диска индукционного механизма неприменим в принципе.

* Использование в многоканальных счетчиках функции УЗО (устройство защитного отключения) позволяет автоматически отключать абонента при разнице токов в нулевом и фазном проводах, возникающей при таком распространенном способе хищения электроэнергии, как перефазировка счетчика и заземление нулевого провода.

* Подключение счетчика через шунт и занижение величины потребления пропорционально сопротивлению шунта также невозможно благодаря применению функции УЗО.

На практике УЗО используется как отдельное устройство, в системе SMART IMS оно конструктивно выполнено внутри корпуса многоканального счетчика и защищено от внешнего воздействия.

Все потери, связанные с хищением, на приборах учета исключаются за счет функциональных возможностей многоканальных счетчиков системы, а потери технические и потери, вызванные подключениями до приборов учета, система SMART IMS локализует вплоть до конкретного присоединения. Для этого в программе применяется эффективный аналитический метод, позволяющий выявить присоединения, на которых:

* Производится несанкционированное подключение до приборов учета в виде скрытой проводки

* Плохой контакт на присоединении от общей шины, приводящий к потерям, пропорционально потреблению через это присоединение,

* В документации неверно указан коэффициент ТТ или ТН, через которые подключен счетчик данного присоединения (в случае использования счетчика с трансформаторным включением).

Суть этого метода состоит в корреляционном анализе графиков потерь и графиков потребления отдельных участков цепи. Аналитический метод позволяет диагностировать и саму распределительную сеть и выявлять присоединения с плохими контактами, которые дают заметный вклад в небаланс электроэнергии. На практике, при испытаниях системы, небаланс в сети был снижен с 25% в начале эксперимента до 3% в его конце.

Многоканальные счетчики устанавливаются на лестничных клетках и содержат до 4 датчиков электроэнергии. Каждый ДЭ имеет отключающее реле для управления подачей питания потребителям. Данные от ДЭ внутри здания передаются по электропроводке (магистрали PL) либо по магистрали P-Net, проложенной по кабельной шахте в подъезде. В счетчике дистанционно программируются максимальное потребление, а также производится отключение потребителя от сети или ограничение потребления. Данные от каждого датчика поступают на сетевой узел (Smart Net Node), который конструктивно совмещен со счетчиком, установленным на первом этаже. Сетевой узел имеет информационную связь с маршрутизатором по электропроводке (PL). Кроме того, там же, на первом этаже можно установить пользовательский терминал, с помощью которого абоненты смогут получать информацию о потреблении. Для подведения баланса потребления по дому устанавливается трехфазный счетчик, имеющий информационный выход на электропроводку (PL) для связи с маршрутизатором (Smart Router). Таким образом, информация со всех счетчиков, установленных в подъезде, попадает на сетевой узел, а оттуда — в фидер. Считать эту информацию можно из любой точки в пределах фидера.

Система SIMS также используется в частном секторе. Для этого применяются счётчики с 1 или 2 датчиками электроэнергии.

Для учета баланса потребления по фидеру на трансформаторной подстанции устанавливается трехфазный счетчик с информационным выходом на PL. Маршрутизатор (SMART Router), установленный на фидере трансформаторной подстанции, контролирует потоки данных от всех сетевых узлов, имеющих информационный выход на этот фидер. Данные в Центр управления маршрутизатор передает по сотовой связи или коммутируемой телефонной линии или по любому другому коммуникационному интерфейсу, имеющемуся в наличии. В настоящий момент наиболее часто используется сотовая связь.

Основными достоинствами системы по сравнению с аналогами являются:

* Использование высокоточного (класс точности 1.0) электронного счетчика. Решается проблема износа старых индукционных счетчиков и вопрос замены счетчиков класса 2.5 на класс 2.0. Снижается общий небаланс в сети.

* Автоматический сбор данных в реальном времени. Позволяет проводить дистанционную диагностику приборов учета. Обеспечивает базу данных для аналитики и биллинга без дополнительных трудозатрат и расходов на содержание штата контролеров.

* Высоконадежная защита от хищений, аналитический метод выявления хищений и потерь. Все методы воровства, применимые к индукционным счетчикам (отмотка, торможение диска) здесь неприменимы принципиально. Благодаря сбору данных в реальном времени и их анализу система решает проблему воровства, не связанного с приборами учета (несанкционированное подключение, наброски).

* Многотарифный индивидуальный учет потребления активной энергии по каждому конечному потребителю, возможность использования до 4 тарифных зон и до 8 тарифных сеток.

* Возможность применения системы сбора данных для учета воды, тепла и газа. Простота и изящество системы сбора данных не имеют мировых аналогов. «Ключ» системы — технология устойчивой передачи данных по отечественной электропроводке — решает проблему линии связи с каждым абонентом и дает возможность подключить к системе датчики, измеряющие потребление воды, тепла и газа.

* Возможность дистанционного отключения и ограничения потребления. Отключение — эффективный способ воздействия на должников. Массовое ограничение потребления можно применять вместо веерных отключений.

* Контроль максимального потребления. Система может контролировать заявленное абонентом максимальное потребление и либо автоматически отключать потребителя в случае превышения лимита, либо фиксировать превышение для начисления штрафа или расчета по повышенному тарифу.

* Функция защитного отключения. Счетчик автоматически отключается от сети в случае превышения максимального тока при коротком замыкании ноль-фаза, а также при разном токе в нулевом и фазном проводе, что происходит при замыкании фазы на землю. Таким образом, счетчик совмещает в себе и функцию УЗО.

Сегодня нет смысла говорить об износе парка индукционных счетчиков — это очевидный и общеизвестный факт! Мы предлагаем уникальное решение для точечной замены вышедших из строя старых счетчиков путем установки на точки потребления электроэнергии нашего нового продукта — счетчиков SIMS LIGHT.

Sims Light представляет собой электронный модуль с ЖК дисплеем, предназначенный для установки в штатный корпус индукционного счетчика и является полностью автономным электронным счетчиком класса 1.0 (50 А). При подключении к системе SIMS счетчик SIMS Light поддерживает работу всех основных функций системы SMART IMS.

Как работает электросчетчик

Современный рынок устройств учета потребляемой электроэнергии предлагает широкий ассортимент электронных счетчиков отечественных и зарубежных производителей. И, часто, простому человеку сложно разобраться в преимуществах и недостатках той или иной модели, ее технических характеристиках, возможностях и принципе работы.

А ведь именно от того, каким образом происходит фиксация потребляемого электричества и зависит, в конечном итоге, сумма, которую выкладывает потребитель «за свет».

Как работает электросчетчик

Каким же образом работает электросчетчик?

История гласит, что более века назад на свет появились индукционные или электромеханические счетчики, а спустя 85 лет после этого — статистические или электронные средства учета.

При этом и в тех и в других для определения потребляемой мощности используют приспособления, что измеряют сиюминутные величины тока и напряжения.

Как работает электросчетчик

В электромеханических приборах их роль выполняют:
  • — токовая катушка, что пропускает сквозь себя ток;
  • — катушка напряжения, которая располагает разностью сетевых потенциалов.

На сегодняшний день статические счетчики имеют:

  • — токовый шунт, который включен поочередно с током нагрузки;
  • — резистивный делитель напряжения, который пропорционально выделяет часть входящего сигнала.

Стоит заметить, что новые статические устройства работают на основе технологии цифровых схем, её основой считается полупроводниковая база, которую еще называют элементом с твердой основой.

Полупроводниковая база обуславливает функционирование:
  1. Преобразователя, который изменяет аналоговые величины в цифровые сигналы, пропорционально мощности, что он потребляет.
  2. Микроконтроллера. Эта деталь обрабатывает полученный материал (сигналы) и выводит информацию на выходные устройства.

Ток и напряжение с шунта и делителя можно измерить с помощью специальных приборов, которые оцифровывают полученную информацию, а затем просчитывают все показатели с помощью заранее продуманного алгоритма. После мгновенного вычисления, все показатели фиксируются устройством, а потом отображаются на информационном табло для дальнейшего считывания информации.

Все конструкции счетчиков разработаны таким образом, что показатели тока и напряжения подводятся на информационное табло устройства с определенной полярностью. При изменении показателей векторов полярности, показатели, выведенные на информационное окно, будут не точными. Стоит заметить, что изменить полярность счетчика можно с помощью магнита. В этом случае при поверке счетчика можно легко заметить изменение показателей, а также в случае необходимости осуществить замену устройства.

Для того, чтобы измерить мощности нагрузок выпускаются счетчики двух видов:
  1. — однофазные. Для их функционирования будет достаточно подключить нулевой и фазный провод и нагрузку потребления. Выведение показателей тока и напряжения в таком приборе осуществляется за счет соединений, что находятся внутри прибора;
  2. — трехфазные. Устройство таких счетчиков немного иначе, они имеют отдельные клеммники тока и напряжения каждой из фаз, которые подключаются к определенному каналу обработки сигнала.

На сегодняшний день благодаря возможностям автоматизации цифровых схем и полупроводниковым технологиям множество производителей имеют возможность выпускать большой ассортимент статистических приборов.

Такие устройства могут отличаться:
  • — конструкцией и формой корпуса;
  • — компонентами, которые составляют полупроводниковую базу;
  • — алгоритмом обработки сигналов;
  • — техническими характеристиками устройства и т. д.
Статические приборы на сегодняшний день могут выполнять множество функций, например:
  1. — автоматически и дистанционно снимать показатели счетчиков;
  2. — защищать систему от кражи электричества;
  3. — вести архивы потребления электроэнергии за определенный период, например, сутки, неделю, месяц или год;
  4. — вести журнал, в котором через определенный период можно посмотреть или сравнить потребление электроэнергии;
  5. — измерять параметры сети, например, мощность, напряжение и частота.

Стоит заметить, что современные статические приборы также просты в установки и дальнейшей эксплуатации.

Пишите комментарии, дополнения к статье, может я что-то пропустил. Загляните на карту сайта, буду рад если вы найдете на моем сайте еще что-нибудь полезное.

голоса
Рейтинг статьи
Читайте так же:
Счетчик меркурий накрутил больше
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector