электронный счетчик электроэнергии

Новые счетчики электроэнергии: принцип работы и преимущества

Счетчики электроэнергии новые начали приходить на смену счётчикам индукционного типа в 90-х годах. Это случилось из-за того, что развитие интегральной электроники шагнуло вперёд, тем самым сделав требуемые элементы и новые счетчики электроэнергии доступнее.

Самые простенькие модели однофазного типа основаны на специальных микросхемах, что могут измерять мощность и преобразовывать её в частоту. Данные микросхемы имеют две 16-ти разрядные сигма-дельта АЦП, что являются аналоговой моделью цифрового преобразователя.

Электронные счётчики представляют собой преобразователи аналоговых сигналов в частоты следования импульсов, подсчитав которые становится видно объём прошедшей электроэнергии. В отличие от индукционных приборов учёта у них отсутствуют вращающиеся элементы. Помимо этого, с их помощью можно получить больший интервал входящего напряжения, сделать многотарифную систему учёта, посмотреть объём израсходованной электроэнергии за конкретный период. Часто электронные счётчики электроэнергии используются для внедрения в системы АСКУЭ.

Принцип работы устройства

Работает всё таким образом, что на вход одной из них подаётся сигнал напряжение сети, что проходит через трансформатор напряжения или термостабильный резистивный делитель. На другой вход идёт сигнал напряжения, что образовывается, когда ток нагрузки проходит по особому низкоомному шнуру или трансформатору тока. После этого оба сигнала, что были преобразованы в цифровые формы, уже перемноженные попадают на фильтр низкой частоты, чтобы выделить постоянную составляющую активной мощности. После фильтра низкой частоты сигнал приходит к преобразователю мощности в частоту, по выходу из которого сигнал является доступным к передаче к электромеханическому счётному устройству или к обработке микроконтроллером.

В моделях посложнее, электронные счётчики включают в себя помимо информационного семисегментного жидкокристаллического индикатора такие модули, что позволяют осуществлять тарифный учёт, приём и передачу информации и управлению подключённой нагрузкой. Потому что счётчик имеет различные полупроводниковые устройства, а в частности микросхемы и индикаторы, в нём имеется встроенный блок питания, что способен преобразовывать переменное напряжение сети в постоянное, которое требуют внутренние электронные схемы для собственного питания. За счёт широкого функционала данных устройств, они могут быть использованы во множестве отраслей, в которых важен точный контроль электроэнергии.

Компоненты электросчётчиков

Из главных компонентов электросчётчиков можно выделить:

  • ЖКИ дисплей – это многоразрядное буквенно-цифровое устройство индикатор, что предназначается для индикации режима работы, информирования о том, на сколько была затрачена энергия, показа даты и актуального времени.
  • Источник питания для электросхемы – нужен, чтобы получать ток для запитывания микроконтроллера и остальных частей электросхемы.
  • Микроконтроллер – это сердце, которым обладает электросчетчик.
  • Трансформатор тока – служит для преобразования тока.
  • Часы реального времени – требуется для счёта даты и времени. Иногда эту функцию может выполнять микроконтроллер.
  • Телеметрический выход – используется с целью подключения счётчика в системы АСКУЭ или к компьютеру.
  • Супервизор – создаёт сигнал сброса для микроконтроллера в момент включения и выключения питания, а также отслеживает изменения входящего напряжения.
  • Оптический порт (если предусмотрен) – даёт возможность для съёма информации с электросчётчика, а иногда и для задания требуемых параметров счётчика.
  • Органы управления – различные дополнительные возможности управления.

Все возможности, которые имеются в электросчётчике, варьируются от ПО, которым наделён микроконтроллер. В данный момент счётчики развиваются в плане оснащения новыми возможностями. Это может быть контроль состояния питающей среды, с возможностью передачи данных в диспетчерский центр. Становится популярной функция, позволяющая ограничить мощность. При превышении заданной мощности потребления, счётчик способен отключить потребителя от питания. Контактор способен управлять подачей напряжения к счётчику, задавая определённый ток. Добавляются возможности отключения потребителей, когда идёт превышение отведённого им лимита электроэнергии или же по истечении предоплаты электроэнергии. Есть модели счётчиков, которые имеют возможность считывать пластиковые карты и пополнять баланс на зарегистрированный счётчик не выходя из дома.

Можно ли самому заменить индукционный счётчик на электронный

Устанавливать электронные приборы учёта можно лишь по разрешению поставляющей электроэнергию организации. Установка проводится только специалистами фирмы, у которой есть лицензия. Учитывая стандартный договор энергоснабжающей организации – демонтаж счётчика и повреждение пломбы является грубейшим нарушением правил. За это вводятся санкции, по которым происходит перерасчёт электроэнергии в многократно завышенном объёме.
Как только счётчик был установлен, следует вызвать сотрудника энергопоставляющей организации для опломбировки и проверки подключения. После этого сотрудник должен зарегистрировать счётчик и зафиксировать текущие показания на нём. По завершении этих операций снятие показаний будет проходить по электросчётчику.

Преимущества электросчётчиков

Такой счётчик является многофункциональным. Кроме измерений израсходованной энергии он способен измерять параметры электросети, создавать учётные задачи в межсистемных и сетевых перетоках и прочее. Также можно выделить:

  • Более высокий уровень точности и надёжности;
  • Монтаж может происходить не только в помещениях, но и на улице. Это связано с возможностью переносить перепад температуры и более высоким уровнем защиты;
  • Поддержка расчета показаний по двум или более тарифам. Данный счетчик электроэнергии в значительной мере помогает сэкономить на плате за электричество в ночное время суток.

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.

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.

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).

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.

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.

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.

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.

Современные приборы учета — электронные счетчики электроэнергии: особенности устройства и эксплуатации

Никто не спорит с тем, что электричество – это благо, но за него надо платить.

Счетчики электроэнергии, установленные во многих домах, призваны помочь стабилизировать оплату и, по возможности, минимизировать ее.

Виды приборов

Принцип работы любого счетчика заключается в измерении активной энергии и подсчете потраченного.

При этом различают несколько вариантов счетчиков.

Они делятся:

  • по принципу подключения – на приборы прямого и трансформаторного включения;
  • по измеряемым величинам – на однофазные и трехфазные;
  • по конструкции – на механические, электронные и гибридные;
  • по количеству тарифов – на одно- и многотарифные.

В основном, для учета электричества используют электронные устройства, которые обладают рядом преимуществ: они более точные и позволяют использовать несколько тарифов, на которые они переводятся самостоятельно, без участия владельцев.

Как работает

Электрический учет устроен на прямом измерении напряжения и тока: вся информация о потреблении электричества подается на индикатор и сохраняется в памяти устройства.

При этом, устройство обладает рядом преимуществ:

  1. Оно позволяет точнее считывать информацию, что препятствует краже электроэнергии.
  2. Обладает меньшими размерами по сравнению с механическими.
  3. Может автоматически переключаться по разным тарифам, не требуя присутствия человека, что позволяет экономить деньги.
  4. Электронные модели проверяют раз в 4-16 лет. Это необходимо для проверки правильности начислений. Проверкой занимается Сфера государственного регулирования обеспечения единства измерений.

Принципиальная схема электронного счетчика. (Для увеличения нажмите)

Подсчет электричества производится за счет преобразования сигналов тока и напряжения, «входящих» в прибор, в импульс, который он и подсчитывает.

Число последних при этом изменяется в соответствии с поступающей энергией. То есть, чем больше электричества будет израсходовано, тем больше импульса получит устройство и посчитает.

Вместе с подсчитывающим устройством электронный счетчик имеет дисплей, на котором отражаются изменения в потреблении тока, максимальное и минимальное значения, текущий тариф и другие необходимые хозяевам данные.

Возможно, Вас заинтересует статья о двухтарифных счетчиках электроэнергии.

Статью о том, как снять показания с трехтарифного электросчетчика, читайте здесь.

Однофазные и трехфазные модели

Главным принципом деления электронных счетчиков являются сами измеряемые величины и технические характеристики.

Они бывают:

  1. Однофазными: их используют в квартирах, отдельных домах, небольших офисах и других площадках, питающихся от сети в 3-7 кВт с напряжением 220 В. Такие приборы рассчитаны на токи в 13-32 А (1 кВт = 4,5А, соответственно, 3 кВт – это 13,5 А). При выборе прибора необходимо учесть, что на нем должны быть обозначены номинальное и максимальное значения тока, обычно это соответствует 5-40 А.
  2. Трехфазными: их обычно применяют в промышленных и бытовых зданиях с большой «проходимостью» тока, а также в частных коттеджах, где ввод происходит только по трехфазной системе. Самым простым способом выбрать подходящее устройство станет обращение в соответствующие службы: они смогут помочь в выборе, назвав основные характеристики или модели.

Стоит обратить внимание, что трехфазный счетчик должен иметь внутренний тарификатор. Он осуществляет формирование графика нагрузки и отслеживает переход тарифов, отмечает перенапряжения и отсутствие тока, его работу, спад или увеличение напряжения. Это помогает в снятии показаний счетчика.

Чтобы безошибочно снять показания с электросчётчика рекомендуется изучить данный материал: https://teplo.guru/elektrichestvo/schetchiki/kak-snyat-pokazaniya.html

Это поможет сократить расходы в случаи поломки или установки нового.

Электронный вариант счетчика на сегодняшний день пользуется большим спросом в квартирах и домах. Благодаря расширенным возможностям он предотвращает хищения энергии и может помочь сберечь деньги владельцу жилплощади.

Возможно, Вам будет также интересна статья о счетчиках электроэнергии Нева.

Статью о двухтарифных электросчетчиках Меркурий читайте здесь.

Выбирая модель, не стоит скупиться: дешевый вариант, сделанный из непрочных материалов, прослужит намного меньше, чем более дорогой.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
moya-banya.ru
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!:

Adblock
detector