Микропроцессорные счетчики электроэнергии.
Рассмотрим микропроцессорные счетчики учета электроэнергии. Основное отличие таких счетчиков от обычных, индукционных в том, что они представляют собой небольшой "бортовой компьютер". В таких счетчиках практически отсутствуют подвижные части, выполняющие измерения потребленного электрического тока. Счетчик обычно состоит из измерительных датчиков тока и напряжения (трансформаторов с улучшенными характеристиками), схем измерения (АЦП - аналого-цифровые преобразователи), микроконтроллера обрабатывающего цифровые сигналы, памяти для хранения данных счетчика. Вся информация счетчика выводится на жидкокристаллическое табло. Питаются счетчики обычно от подключенных к ним цепей напряжения. В дополнение, хорошим тоном является установка резервного питания на счетчик (в виде различных аккумуляторных батарей). Они предназначены для поддержания целостности важной информации, когда счетчик отключен от цепей питания. Значения потребляемого тока определяется с помощью трансформаторов тока. В дальнейшем происходит перемножение сигналов тока и напряжения через АЦП на высокопроизводительном микропроцессоре с RISC-набором команд. Вся полученная информация записывается в память счетчика и параллельно отображается на жидкокристаллическом дисплее. Простейшая схема счетчика приведена на рисунке 1.
Рисунок 1. Простая схема микропроцессорного счетчика.
В дополнение, в различных моделях счетчика могут вводиться дополнительные информационные выходы (токовая петля, числоимпульсное реле, в котором частота импульсов пропорциональна потребленной электроэнергии, выход RS-485 и т.п.). Практически во всех счетчиках имеется память для хранения программы работы счетчика, измеренных величин (т.е. активной и реактивной энергии) а также перечня различных значимых событий (количество входов в счетчик, пропадания питания, перехода на зимнее и летнее время и т.п.).
Отличительная особенность таких счетчиков - это возможность учета электроэнергии по тарифам. Это означает, что Вы можете рассчитываться за потребленную электроэнергию по-разному. Например: есть 3 тарифа расчета за электроэнергию - пиковый (обычно это утренние и вечерние часы), полупиковый (это практически весь день кроме утра и вечера) и ночной. Цена за потребленную электроэнергию меняется в зависимости от тарифа. При одноставочном тарифе 1кВтч стоит 0,1271 гривню, если же Вы решили рассчитываться по тарифам то Вам нужно будет умножать эту цену н следующие коэффициенты:
- пиковый тариф - 1.8
- полупиковый тариф - 1.02
- ночной тариф - 0.2
Очевидно, что выгоднее всего работать при ночном тарифе (цена за 1кВтч меньше в 4 раза). В старых индукционных счетчиках Вы не могли учитывать переходы на различные временные тарифы (для этого надо было бы поставить человека у счетчика, который следил когда наступит например пиковый тариф и записывал показания). Как выход можно было бы использовать компьютерную систему сбора информации в режиме реального времени с последующим ручным разбиением на интервалы по тарифам. Однако гораздо проще поставить микропроцессорный счетчик, внутренняя программа которого сама бы следила за переходом из одной тарифной зоны в другую и записывала расход электроэнергии отдельно по каждому интервалу.
Кроме того, такие счетчик могут быть хорошей диагностическим инструментом. Например счетчик "Альфа+" фирмы АББ ВЭИ Метроника (Москва, Россия) может работать как ВАФ (вольт-ампер-фазометр), показывать действующее значение тока и напряжения, гармоники и т.п. (смотри рисунок 2).
Счетчик фирмы АББ ВЭИ Метроника
Пример графикам расхода электроэнергии.
Рисунок 2. Копия экрана программы счетчика "Альфа+".
Кроме того, учитывая высокий класс точности таких счтечика (0,2 - 0,5) и отсутствие самохода (т.е. самопрозвольного движения диска, как в индукционном счетчике) можно сказать, что на сегодняшний день такие счетчики самый удобный вариант для учета электроэнергии.
Для того, чтобы счетчик мог считать и показывать данные в него необходимо внести программу, которая будет "указывать" счетчику, что делать: как измерять, что измерять, куда и в каком виде записывать. Для этого необходимо иметь персональный компьютер с специальной программой, поставляемой со счетчиками, сам счетчик, специальный пробразователь для передачи данных от ЭВМ к счетчику. Причем, по большому счету, все счетчики программируется по одним и тем же правилам: пользователю не надо писать программ на каком-то языке программирования - все что от него требуется - это лишь отвечать на вопросы программы и помечать мышкой необходимые варианты работы счечика. Пример окна программы для счетчика "Quantum D300 " фирмы Щлембурже (риунок 3).
Еще одно из полезных свойств данных счетчиков - возможность создания на их базе информационной системы сбора и обработки данных по расходу электроэнергии. Т.е. Вы можете на базе таких счетчиков создать автоматизированную систему сбора информации. Допустим у Вас есть несколько объектов (подстанций или маленьких заводиков по производству продукции) и Вы хотите контролировать расход электроэнергии по объектам. Нет ничего проще - Вы ставите микропроцессорные счетчики на точки учета, подключаете к ним модем (импульсное реле, выход RS485) и собираете всю информацию на один ПК, стоящий в Вашем офисе. Даже если Вам понадобиться перепрограммировать счетчик - Вы можете сделать это дистанционно, через модем. И тут сразу же возникает вопрос: А если я "нехороший человек" и хочу влезть и изменить данные в счетчике? На этот счет в счетчике есть свой "ответ Чемберлену". Обычно счетчики имеют несколько уровней доступа к своей информации (для чтения, для модификации, для перепрограммирования). Кроме этого в памяти счетчика содержится информация о всех попытках считывания и захода в него. Так что Вы можете определить когда данные в счетчике менялись.
Здесь, уважаемый читатель, я заканчиваю свой рассказ, чтобы Вы могли немного передохнуть. В следующий раз мы поговорим с Вами и различных автоматизированных системах, которые можно построить на базе микропроцессорных счетчиков. Сергей Кибиткин.