Преимущества перехода на цифровые счетчики

Применительно к счетчикам электроэнергии (СЭ), очевидные преимущества, связанные с переходом на микроконтроллерное управление, можно обобщить следующим образом:

– в цифровых СЭ достижим практически любой класс точности, при условии выбора соответствующей элементной базы и алгоритмов обработки информации. Значительно повышает надежность устройства отсутствие трущихся механических частей;

– обработка информации в цифровом виде позволяет одновременно определять как активную, так и реактивную составляющие мощности;

– появляется возможность создания многотарифных счетчиков. Выбор текущего тарифа осуществляется автоматически.

В цифровых СЭ несложно организовать внешний интерфейс, по которому можно считывать показания счетчиков, изменять тарифы, производить диагностику и управление. Такие счетчики могут быть организованы в единую сеть с централизованным доступом.

Цифровой СЭ может осуществлять статистические исследования, например, вычислять среднюю мощность нагрузки и ее дисперсию, а также хранить информацию о накопленной энергии за произвольные промежутки времени.

Применение цифровой базы делает возможным создание автоматизированной изолированной системы потребления, учета, распределения энергии и платежей.

Электронные счетчики доказали свою эффективность при построении на их базе автоматизированных систем учета

4.2. Структурная схема цифрового счётчика ватт-часов активной энергии типа СЭБ-2А

На рис. 7.1 приведена структурная схема цифрового счетчика ватт-часов активной энергии типа СЭБ-2А.

Рис. 7.1. Структурная схема цифрового счетчика ватт-часов

активной энергии типа СЭБ-2А

Микропроцессор осуществляет все необходимые измерения, цифровую обработку и преобразования с помощью измерения мгновенных значений тока и напряжения в дискретные промежутки времени.

4.3. Структурная схема многотарифного счётчика

Структурная схема такого устройства представлена на рис. 7.3.

Рис. 7.3. Структурная схема многотарифного счетчика

4.4. Принцип работы многотарифного счётчика

Алгоритм работы структуры следующий. Память энергонезависимого ОЗУ разбита на 13 банков, в каждом из которых хранится информация о накопленной энергии по четырем тарифам: общем, льготном, пиковом и штрафном. В первом банке накопления производятся с момента начала эксплуатации счетчика, следующие 12 банков соответствуют накоплениям за 11 предыдущих и за текущий месяц. Накопления за текущий месяц записываются в соответствующий банк, и таким образом имеется возможность определить, сколько было накоплено энергии за любой из 11 предшествующих месяцев. Перед началом эксплуатации счетчика на заводе-изготовителе обнуляют содержимое банков памяти, т.е. накопление начинается с нулевых значений.

Переключение тарифов осуществляется по временным критериям: для каждого дня недели определяется свое тарифное расписание, т.е. времена начала основного и льготного тарифов и от нуля до трех интервалов времени для пикового тарифа. До 16 произвольных дней в году могут быть определены как праздничные, в эти дни работает тарифное расписание для воскресенья.

В счетчике может быть установлен режим ограничения по мощности и по количеству израсходованной энергии за месяц. В этом режиме счетчик фиксирует количество энергии, израсходованной сверх лимита. При превышении установленного лимита энергии производится либо переход на накопление по штрафному тарифу, либо отключение пользователя от энергосети. Штрафной тариф также может быть установлен принудительно (по интерфейсу связи) в случае, например, задолженности по оплате.

Каждый раз при включении счетчика в сеть (после очередного пропадания напряжения) фиксируется время и дата этого момента для возможности последующего контроля. Также предусмотрена запись времени и даты несанкционированного снятия крышки устройства.

Через специальный разъем к счетчику можно подключить картридер для считывания информации с индивидуальной электронной карточки о количестве энергии, оплаченной потребителем.

Программирование счетчика осуществляется через интерфейс RS -485 посредством фиксированной системы команд. Команды делятся на следующие виды: индивидуальные (для взаимодействия с конкретным счетчиком) и общие (для программирования всех подключенных к интерфейсу счетчиков). Существуют команды для установки даты, времени, временных рамок тарифов, лимитов мощности, программированных праздничных дней, считывания информации из банков накопителей потребленной энергии и т.д. Предусмотрен ряд команд по тестированию и калибровке счетчика. Для индивидуального доступа каждый счетчик имеет адрес и пароль, который программируются по интерфейсу. Применение общих команд также осуществляется через программируемый пароль.

Наличие режима нескольких тарифов позволяет выводить на индикацию дополнительную информацию о количестве потребления энергии по различным тарифам. Индикатор такого счетчика может быть достаточно сложен. Значение количества потребленной энергии выводится на восемь нижних разрядов (максимальное значение 99999.999 кВт·ч). Информация периодически изменяется, последовательно показывая содержимое накоплений по каждому из тарифов и сумму этих накоплений. Вначале эти данные выводятся за текущий месяц и затем с момента эксплуатации счетчика. Синхронно на символьном поле индикатора высвечивается знак того тарифа, к которому относятся текущие показания восьмиразрядного индикатора («о» – основной, «л» – льготный, «п» - пиковый, «ш» – штрафной, «+» – суммарный). На правом поле индикатора отображается текущая дата, день недели и сезонное время («летнее/зимнее»). Текущий тариф, по которому производятся накопления, отображается на тарифной зоне ЖКИ. При превышении установленных ограничений по мощности или по количеству потребленной за месяц энергии высвечивается, соответственно, «лимит мощности» или «лимит энергии».

Просмотр информации по предыдущим 11 месяцам производится при нажатии специально предусмотренной кнопки на корпусе счетчика. При каждом нажатии последовательно выводится информация о каждом тарифе соответствующего месяца, после чего происходит переход на предыдущий месяц, и процесс повторяется. Номер просматриваемого месяца и год отображаются на индикаторе даты. Если нажатия кнопки не происходит несколько секунд, счетчик возвращается в нормальный режим работы. При подключении картридера эта кнопка позволяет просмотреть количество энергии по каждому тарифу, имеющемуся в распоряжении у пользователя.

Основная литература для подготовки:

1. Друзьякин И.Г. Конспект лекций по курсу «Микропроцессорные средства автоматизации энергетических систем» – электронная версия.